RU2709952C2 - Method of producing higher alcohols - Google Patents

Method of producing higher alcohols Download PDF

Info

Publication number
RU2709952C2
RU2709952C2 RU2016102684A RU2016102684A RU2709952C2 RU 2709952 C2 RU2709952 C2 RU 2709952C2 RU 2016102684 A RU2016102684 A RU 2016102684A RU 2016102684 A RU2016102684 A RU 2016102684A RU 2709952 C2 RU2709952 C2 RU 2709952C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microorganism
acid
ethanol
acetate
medium
Prior art date
Application number
RU2016102684A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016102684A (en
RU2016102684A3 (en
Inventor
Томас ХАС
Томас БЮЛТЕР
Мартин ДЕМЛЕР
Original Assignee
Эвоник Оперейшенс ГмбХ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эвоник Оперейшенс ГмбХ filed Critical Эвоник Оперейшенс ГмбХ
Publication of RU2016102684A publication Critical patent/RU2016102684A/en
Publication of RU2016102684A3 publication Critical patent/RU2016102684A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2709952C2 publication Critical patent/RU2709952C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P39/00Processes involving microorganisms of different genera in the same process, simultaneously
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/065Ethanol, i.e. non-beverage with microorganisms other than yeasts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/14Multiple stages of fermentation; Multiple types of microorganisms or re-use of microorganisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/145Clostridium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: inventions relate to biotechnology. Disclosed are a reaction mixture for producing at least one high alcohol in an aqueous medium, a method of producing at least one higher alcohol in an aqueous medium, using said reaction medium to obtain at least one higher alcohol. Reaction mixture contains a mixed culture of an acetogenic microorganism selected from Clostridium ljungdahlii and Clostridium autoethanogenum, and Clostridium kluyveri in an aqueous medium containing gaseous carbon monoxide. Method envisages production of at least one higher alcohol in an aqueous medium containing said reaction mixture.
EFFECT: inventions provide one-stage production of higher alcohols in the presence of carbon monoxide.
14 cl, 4 tbl, 10 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к биотехнологическому способу получения высших спиртов из источника углерода. В частности, смесь и способ относятся к биотехнологическому получению по меньшей мере одного высшего спирта в присутствии монооксида углерода.The present invention relates to a biotechnological method for producing higher alcohols from a carbon source. In particular, the mixture and method relates to the biotechnological preparation of at least one higher alcohol in the presence of carbon monoxide.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Высшие спирты имеют несколько применений, в том числе используются в качестве топлива и в парфюмерно-косметической промышленности. Например, гексанол обычно используется в парфюмерной промышленности. Higher alcohols have several uses, including those used as fuel and in the perfume and cosmetics industry. For example, hexanol is commonly used in the perfume industry.

Гептанол, например, используется в экспериментах по электрофизиологии сердца для блокирования щелевых соединений и увеличения осевого сопротивления между миоцитами. Увеличение осевого сопротивления будет уменьшать скорость проведения и увеличивать чувствительность сердца к возвратному возбуждению и стойким аритмиям. Кроме того, 1-гептанол имеет приятный запах и используется в косметике из-за его аромата.Heptanol, for example, is used in experiments on cardiac electrophysiology to block gap junctions and increase axial resistance between myocytes. An increase in axial resistance will decrease the rate of conduction and increase the sensitivity of the heart to return excitation and persistent arrhythmias. In addition, 1-heptanol has a pleasant odor and is used in cosmetics because of its aroma.

Эти высшие спирты также могут быть использованы в качестве топлива в будущем и могут заменить бензин в долгосрочной перспективе. По этим и другим причинам уже существует потенциальный рынок для высших спиртов. Высшие спирты также используются в качестве промышленных растворителей. These higher alcohols can also be used as fuel in the future and can replace gasoline in the long run. For these and other reasons, there is already a potential market for higher alcohols. Higher alcohols are also used as industrial solvents.

В настоящее время высшие спирты прежде всего изготавливают из нефтепродуктов. Эти соединения получают путем крекинга бензина или нефтепродуктов, что неблагоприятно для окружающей среды. Кроме того, поскольку расходы на эти исходные материалы будут связаны с ценой на нефть, с ожидаемым повышением цен на нефтепродукты в будущем цены на высшие спирты также могут увеличиться относительно роста цен на нефтепродукты. Currently, higher alcohols are primarily made from petroleum products. These compounds are obtained by cracking gasoline or petroleum products, which is unfavorable for the environment. In addition, since the cost of these raw materials will be related to the price of oil, with the expected increase in the price of oil products in the future, prices for higher alcohols can also increase relative to the increase in prices for oil products.

Спиртовой процесс Alfol® представляет собой способ, применяемый для получения высших спиртов из этилена с помощью алюминийорганического катализатора. В реакции получают линейные первичные спирты (C2-C28) с длинной цепью. В способе используют алюминиевый катализатор для олигомеризации этилена и обеспечения окисления полученной алкильной группы. Однако данный способ дает широкий спектр спиртов и модель распределения сохраняется. Эта постоянная модель ограничивает способность производителя получать только определенный диапазон спиртов, который пользуется наибольшим спросом или имеет большее экономическое значение. Кроме того, газы, необходимые в реакции, должны быть очень чистыми, и для успешного проведения реакции необходима особая композиция газов. The Alfol® alcohol process is a process used to produce higher alcohols from ethylene using an organoaluminum catalyst. The reaction produces linear long chain linear primary alcohols (C 2 -C 28 ). The method uses an aluminum catalyst to oligomerize ethylene and to oxidize the resulting alkyl group. However, this method gives a wide range of alcohols and the distribution model is preserved. This constant model limits the producer’s ability to produce only a certain range of alcohols, which is most in demand or of greater economic importance. In addition, the gases needed in the reaction must be very pure, and for the reaction to succeed, a special gas composition is required.

В WO 2009100434 также описывается непрямой способ получения бутанола и гексанола из углевода. Способ включает гомоацетогенную ферментацию с получением промежуточного продукта уксусной кислоты, который затем химически превращают в этанол. Затем этанол и оставшуюся часть промежуточного продукта уксусной кислоты используют в качестве субстрата при кислотообразующей ферментации с получением промежуточных продуктов масляной и капроновой кислоты, которые затем химически превращают в бутанол и гексанол. Однако в этом способе используют дорогое углеводное сырье, и присутствуют два дополнительных этапа способа, образование сложных эфиров и химическое гидрирование сложных эфиров, что делает способ не только более длительным, но и также попутно приводит к потере полезного материала. WO2009100434 also describes an indirect method for producing butanol and hexanol from a carbohydrate. The method involves homoacetogenic fermentation to obtain an intermediate product of acetic acid, which is then chemically converted to ethanol. Then, ethanol and the remainder of the acetic acid intermediate are used as a substrate in acid-forming fermentation to give butyric and caproic acid intermediates, which are then chemically converted to butanol and hexanol. However, this method uses expensive carbohydrate raw materials, and there are two additional steps of the method, the formation of esters and chemical hydrogenation of esters, which makes the method not only longer, but also simultaneously leads to the loss of useful material.

Perez J.M. (2012) раскрывает способ превращения карбоновых кислот с короткой цепью в соответствующие им спирты в присутствии синтез-газа с применением Clostridium ljungdahlii. Однако карбоновые кислоты с короткой цепью необходимо добавлять в качестве субстрата для превращения в соответствующий высший спирт. Perez J.M. (2012) discloses a method for converting short chain carboxylic acids to their corresponding alcohols in the presence of synthesis gas using Clostridium ljungdahlii. However, short chain carboxylic acids must be added as a substrate to be converted to the corresponding higher alcohol.

Доступные в настоящее время способы получения высших спиртов, таким образом, имеют ограничения переноса массы газообразных субстратов в ферментационный бульон, низкую производительность и более низкие концентрации конечных продуктов, что приводит к повышению энергозатрат для очистки продукта. Currently available methods for producing higher alcohols, therefore, have limitations in transferring the mass of gaseous substrates to the fermentation broth, low productivity and lower concentrations of the final products, which leads to increased energy consumption for product purification.

Соответственно, требуется найти более экологически рациональные сырьевые материалы помимо чистых источников, основанных на нефтепродуктах или кукурузе, в качестве исходных материалов для получения высших спиртов с помощью биотехнологических средств, которые также наносят меньший вред окружающей среде. В частности, существует необходимость в простом и эффективном биотехнологическом производстве с одним реактором высших спиртов из экологически рационального сырья. Accordingly, it is required to find more environmentally friendly raw materials in addition to pure sources based on petroleum products or corn, as starting materials for the production of higher alcohols using biotechnological means, which also do less harm to the environment. In particular, there is a need for a simple and effective biotechnological production with a single reactor of higher alcohols from environmentally sound raw materials.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение обеспечивает реакционную смесь из по меньшей мере двух микроорганизмов в присутствии монооксида углерода (CO), где первый микроорганизм может быть способен превращать CO в ацетат и/или этанол и второй микроорганизм может быть способен превращать ацетат и/или этанол в по меньшей мере одну кислоту, и первый микроорганизм может затем быть способен превращать эту кислоту в соответствующий высший спирт, где все этапы можно провести в присутствии CO, и высший спирт содержит по меньшей мере 6 атомов углерода или более. В частности, CO присутствует в реакционной смеси в виде газообразного субстрата и CO присутствует в газообразном субстрате в концентрации 2% и/или более. The present invention provides a reaction mixture of at least two microorganisms in the presence of carbon monoxide (CO), where the first microorganism may be able to convert CO to acetate and / or ethanol and the second microorganism may be able to convert acetate and / or ethanol to at least one acid, and the first microorganism may then be able to convert this acid to the corresponding higher alcohol, where all steps can be carried out in the presence of CO, and the higher alcohol contains at least 6 carbon atoms or more. In particular, CO is present in the reaction mixture as a gaseous substrate and CO is present in the gaseous substrate at a concentration of 2% and / or more.

В одном аспекте настоящего изобретения обеспечена реакционная смесь, содержащая смешанную культуру первого и второго микроорганизмов в водной среде, содержащей газообразный монооксид углерода, гдеIn one aspect of the present invention, there is provided a reaction mixture comprising a mixed culture of the first and second microorganisms in an aqueous medium containing gaseous carbon monoxide, where

- первый микроорганизм представляет собой ацетогенный микроорганизм, способный превращать источник углерода в ацетат и/или этанол, и- the first microorganism is an acetogenic microorganism capable of converting a carbon source into acetate and / or ethanol, and

- второй микроорганизм, способный превращать ацетат и/или этанол с образованием кислоты, выбран из группы, состоящей из Clostridium kluyveri и C. carboxidivorans, a second microorganism capable of converting acetate and / or ethanol to form an acid selected from the group consisting of Clostridium kluyveri and C. carboxidivorans,

где первый микроорганизм дополнительно способен превращать кислоту в соответствующий высший спирт, где высший спирт содержит по меньшей мере 6 атомов углерода.where the first microorganism is additionally able to convert the acid into the corresponding higher alcohol, where the higher alcohol contains at least 6 carbon atoms.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ получения по меньшей мере одного высшего спирта в водной среде, содержащей культуру первого и второго микроорганизма, гдеAccording to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing at least one higher alcohol in an aqueous medium containing a culture of the first and second microorganism, wherein

- первый микроорганизм представляет собой ацетогенный микроорганизм, способный превращать источник углерода, содержащий монооксид углерода, в ацетат и/или этанол, и- the first microorganism is an acetogenic microorganism capable of converting a carbon source containing carbon monoxide into acetate and / or ethanol, and

- второй микроорганизм, способный превращать ацетат и/или этанол с образованием кислоты, выбран из группы, состоящей из Clostridium kluyveri и C. carboxidivorans, a second microorganism capable of converting acetate and / or ethanol to form an acid selected from the group consisting of Clostridium kluyveri and C. carboxidivorans,

где первый микроорганизм дополнительно способен превращать кислоту в соответствующий высший спирт, и высший спирт содержит по меньшей мере 6 атомов углерода.where the first microorganism is additionally able to convert the acid into the corresponding higher alcohol, and the higher alcohol contains at least 6 carbon atoms.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ получения по меньшей мере одного высшего спирта в водной среде включает этапы, на которых:According to another aspect of the present invention, a method for producing at least one higher alcohol in an aqueous medium comprises the steps of:

(a) добавляют первый ацетогенный микроорганизм, способный превращать источник углерода, содержащий монооксид углерода, в ацетат и/или этанол в водной среде, и(a) adding a first acetogenic microorganism capable of converting a carbon source containing carbon monoxide to acetate and / or ethanol in an aqueous medium, and

(b) добавляют второй микроорганизм, способный превращать ацетат и/или этанол с образованием кислоты, выбранный из группы, состоящей из Clostridium kluyveri и C. carboxidivorans, (b) add a second microorganism capable of converting acetate and / or ethanol to form an acid selected from the group consisting of Clostridium kluyveri and C. carboxidivorans,

где первый микроорганизм дополнительно способен превращать кислоту в соответствующий высший спирт, и высший спирт содержит по меньшей мере 6 атомов углерода.where the first microorganism is additionally able to convert the acid into the corresponding higher alcohol, and the higher alcohol contains at least 6 carbon atoms.

В одном примере этапы (a) и (b) проводят одновременно. В другом примере этапы (a) и (b) проводят последовательно. Концентрация первого и второго микроорганизма может постоянно поддерживаться для сохранения прохождения реакции. В одном примере перед тем, как проводят этап (b), измеряют концентрацию этанола и/или ацетата для обеспечения достижения оптимальной концентрации для второго микроорганизма. В частности, концентрация ацетата и/или этанола может находиться на оптимальном уровне, чтобы было достаточно субстрата в водной среде для того, чтобы второй организм образовал по меньшей мере одну высшую кислоту. Специалист в данной области сможет легко определить подходящее время для включения второго организма в водную среду. In one example, steps (a) and (b) are performed simultaneously. In another example, steps (a) and (b) are performed sequentially. The concentration of the first and second microorganism can be constantly maintained to maintain the progress of the reaction. In one example, before step (b) is performed, the concentration of ethanol and / or acetate is measured to ensure that the optimal concentration for the second microorganism is achieved. In particular, the concentration of acetate and / or ethanol may be at an optimum level so that there is enough substrate in the aqueous medium so that the second organism forms at least one higher acid. A person skilled in the art will be able to easily determine the appropriate time for incorporation of the second organism into the aqueous medium.

В другом примере этапы (a) и (b) проводят одновременно. В этом примере второй микроорганизм может быть неактивным (т.е. может оставаться латентным) до того, как достаточное количество ацетата и/или этанола сделается доступным посредством активности первого микроорганизма. Присутствие одного из микроорганизмов в водной среде не нарушает или не препятствует активности и/или эффективности другого. In another example, steps (a) and (b) are performed simultaneously. In this example, the second microorganism may be inactive (i.e., may remain latent) before a sufficient amount of acetate and / or ethanol is made available through the activity of the first microorganism. The presence of one of the microorganisms in the aquatic environment does not violate or interfere with the activity and / or effectiveness of the other.

Преимуществом настоящего изобретения может быть то, что могут использоваться намного более благоприятные смеси CO2/CO сырья. Эти различные источники включают природный газ, биогаз, уголь, нефть, растительные остатки и тому подобное. Другим преимуществом способа может быть высокий выход углерода. Это стало возможным за счет возвращения образованного CO2. А именно, CO2 может прореагировать на первой стадии обратно до уксусной кислоты.An advantage of the present invention may be that much more favorable CO 2 / CO mixtures of feed can be used. These various sources include natural gas, biogas, coal, oil, plant residues and the like. Another advantage of the process may be a high carbon yield. This was made possible by returning the generated CO 2 . Namely, CO 2 can react in the first step back to acetic acid.

Еще одно преимущество может заключаться в большей гибкости в отношении используемых условий ферментации, поскольку любой ацетогенный микроорганизм и любой микроорганизм, способный осуществлять этанол-карбоксилатный ферментационный путь, можно использовать в комбинации для фактического получения высших спиртов. Еще одним преимуществом настоящего изобретения может быть то, что поскольку второй микроорганизм может функционировать и/или продуцировать кислоту из ацетата и/или этанола в присутствии СО, одновременно первый и второй микроорганизмы могут присутствовать в гомогенной смеси для получения высших спиртов из источника углерода, содержащего СО. Эта особенность второго микроорганизма позволяет, чтобы получение высших спиртов из источника углерода, такого как CO, было одноэтапным процессом, делая этот процесс более эффективным, а выход больше. Из-за этого преимущества второго микроорганизма одноэтапную процедуру изготовления высших спиртов можно осуществить в одном ферментере без промежуточного этапа отделения. Также возможно повышение концентрации конечного продукта с использованием этой одноэтапной процедуры. Неожиданно оказалось, что Baffert C., 2011 и Thauer R.K., 1973 оба сообщили, что гидрогеназы ингибировались в присутствии CO. По этой и другим причинам WO2013/167663 включает этап отделения между (a) этапом образования ацетата и/или этанола из CO и/или CO2 в присутствии ацетогенного организма и (b) этапом образования углеводорода, содержащего по меньшей мере один атом кислорода (например, гексановая кислота), в присутствии второго микроорганизма. Возможность получения высшего спирта, в частности такого, который содержит по меньшей мере 6 атомов углерода, в одном реакторе синтеза из СО согласно любому из аспектов настоящего изобретения, является, таким образом, удивительным результатом. В любом случае, даже если этапы (a) и (b) осуществляют в два отдельных этапа (т.e. в двух отдельных контейнерах), может отсутствовать необходимость в специфическом способе выделения для удаления всех следовых количеств CO для функционирования как первого, так и второго микроорганизмов. Another advantage may be greater flexibility with respect to the fermentation conditions used, since any acetogenic microorganism and any microorganism capable of carrying out the ethanol-carboxylate fermentation pathway can be used in combination to actually produce higher alcohols. Another advantage of the present invention may be that since the second microorganism can function and / or produce acid from acetate and / or ethanol in the presence of CO, simultaneously the first and second microorganisms can be present in a homogeneous mixture to produce higher alcohols from a carbon source containing CO . This feature of the second microorganism allows the production of higher alcohols from a carbon source, such as CO, to be a one-step process, making this process more efficient and yield greater. Because of this, the advantages of the second microorganism, a one-step procedure for the manufacture of higher alcohols can be carried out in a single fermenter without an intermediate separation step. It is also possible to increase the concentration of the final product using this one-step procedure. Surprisingly, Baffert C., 2011 and Thauer RK, 1973 both reported that hydrogenases were inhibited in the presence of CO. For this and other reasons, WO2013 / 167663 includes the step of separating between (a) the step of forming acetate and / or ethanol from CO and / or CO 2 in the presence of an acetogenic organism and (b) the step of forming a hydrocarbon containing at least one oxygen atom (e.g. , hexanoic acid), in the presence of a second microorganism. The ability to produce a higher alcohol, in particular one that contains at least 6 carbon atoms, in one CO synthesis reactor according to any aspect of the present invention, is thus an amazing result. In any case, even if steps (a) and (b) are carried out in two separate steps (i.e., in two separate containers), there may be no need for a specific recovery method to remove all trace amounts of CO for both the first and second microorganisms.

Как можно видеть в примерах, присутствие СО позволяет получить гексанол в способе согласно любому из аспектов настоящего изобретения, где источник углерода содержит по меньшей мере CO. As can be seen in the examples, the presence of CO makes it possible to obtain hexanol in the method according to any of the aspects of the present invention, where the carbon source contains at least CO.

Источник углерода, содержащий CO, можно превратить по меньшей мере в одну кислоту в присутствии по меньшей мере одного ацетогенного микроорганизма и второго микроорганизма, способного осуществлять этанол-карбоксилатный ферментационный путь. В частности, кислота может содержать 6 или более атомов углерода. Более конкретно, образованную кислоту можно выбрать из группы, состоящей из гексановой кислоты, гептановой кислоты, октановой кислоты, нонановой кислоты декановой кислоты и тому подобного. В частности, источник углерода, содержащий СО, в присутствии по меньшей мере одной ацетогенной бактерии может привести к получению этанола и/или уксусной кислоты. A carbon source containing CO can be converted into at least one acid in the presence of at least one acetogenic microorganism and a second microorganism capable of carrying out an ethanol-carboxylate fermentation pathway. In particular, an acid may contain 6 or more carbon atoms. More specifically, the formed acid can be selected from the group consisting of hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid decanoic acid and the like. In particular, a carbon source containing CO in the presence of at least one acetogenic bacterium can produce ethanol and / or acetic acid.

Выражение "ацетогенные бактерии", используемое в настоящем документе, относится к микроорганизму, который способен выполнять путь Вуда-Льюнгдаля и таким образом способен превращать CO, CO2 и/или водород в ацетат. Эти микроорганизмы включают микроорганизмы, которые в своей форме дикого типа не осуществляют путь Вуда-Льюнгдаля, но приобрели этот признак в результате генетической модификации. Такие микроорганизмы включают, но без ограничения, клетки E. coli. Эти микроорганизмы могут также быть известны как карбоксидотрофные бактерии. В настоящее время из уровня техники известен 21 род различных ацетогенных бактерий (Drake et al., 2006), и они также могут включать некоторые Clostridia (Drake & Kusel, 2005). Эти бактерии способны использовать диоксид углерода или монооксид углерода в качестве источника углерода с водородом в качестве источника энергии (Wood, 1991). Кроме того, спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, а также многочисленные гексозы также могут быть использованы в качестве источника углерода (Drake et al., 2004). Восстановительный путь, который ведет к образованию ацетата, называется путь ацетил-CoA или Вуда-Льюнгдаля.The expression “acetogenic bacteria” as used herein refers to a microorganism that is capable of following the Wood-Lungdal pathway and thus is capable of converting CO, CO 2 and / or hydrogen to acetate. These microorganisms include microorganisms that, in their wild-type form, do not follow the Wood-Ljungdal pathway, but acquired this trait as a result of genetic modification. Such microorganisms include, but are not limited to, E. coli cells. These microorganisms may also be known as carboxidotrophic bacteria. Currently, 21 genus of various acetogenic bacteria are known in the art (Drake et al., 2006), and they may also include some Clostridia (Drake & Kusel, 2005). These bacteria are able to use carbon dioxide or carbon monoxide as a carbon source with hydrogen as an energy source (Wood, 1991). In addition, alcohols, aldehydes, carboxylic acids, and also numerous hexoses can also be used as a carbon source (Drake et al., 2004). The reduction pathway that leads to the formation of acetate is called the acetyl-CoA or Wood-Lungdal path.

В частности, ацетогенные бактерии могут быть выбраны из группы, состоящей из Acetoanaerobium notera (ATCC 35199), Acetonema longum (DSM 6540), Acetobacterium carbinolicum (DSM 2925), Acetobacterium malicum (DSM 4132), вида Acetobacterium № 446 (Morinaga et al., 1990, J. Biotechnol., Vol. 14, p. 187-194), Acetobacterium wieringae (DSM 1911), Acetobacterium woodii (DSM 1030), Alkalibaculum bacchi (DSM 22112), Archaeoglobus fulgidus (DSM 4304), Blautia producta (DSM 2950, ранее Ruminococcus productus, ранее Peptostreptococcus productus), Butyribacterium methylotrophicum (DSM 3468), Clostridium aceticum (DSM 1496), Clostridium autoethanogenum (DSM 10061, DSM 19630 и DSM 23693), Clostridium carboxidivorans (DSM 15243), Clostridium coskatii (ATCC № PTA-10522), Clostridium drakei (ATCC BA-623), Clostridium formicoaceticum (DSM 92), Clostridium glycolicum (DSM 1288), Clostridium ljungdahlii (DSM 13528), Clostridium ljungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium ljungdahlii ERI-2 (ATCC 55380), Clostridium ljungdahlii O-52 (ATCC 55989), Clostridium mayombei (DSM 6539), Clostridium methoxybenzovorans (DSM 12182), Clostridium ragsdalei (DSM 15248), Clostridium scatologenes (DSM 757), вида Clostridium ATCC 29797 (Schmidt et al., 1986, Chem. Eng. Commun., Vol. 45, p. 61-73), Desulfotomaculum kuznetsovii (DSM 6115), Desulfotomaculum thermobezoicum подвида thermosyntrophicum (DSM 14055), Eubacterium limosum (DSM 20543), Methanosarcina acetivorans C2A (DSM 2834), вида Moorella HUC22-1 (Sakai et al., 2004, Biotechnol. Let., Vol. 29, p. 1607-1612), Moorella thermoacetica (DSM 521, ранее Clostridium thermoaceticum), Moorella thermoautotrophica (DSM 1974), Oxobacter pfennigii (DSM 322), Sporomusa aerivorans (DSM 13326), Sporomusa ovata (DSM 2662), Sporomusa silvacetica (DSM 10669), Sporomusa sphaeroides (DSM 2875), Sporomusa termitida (DSM 4440) и Thermoanaerobacter kivui (DSM 2030, ранее Acetogenium kivui). Более конкретно, может быть использован штамм ATCC BAA-624 вида Clostridium carboxidivorans. Еще более конкретно, может быть использован бактериальный штамм Clostridium carboxidivorans, помеченный "P7" и "P11", как описано, например, в заявке на патент США № 2007/0275447 и в заявке на патент США № 2008/0057554.In particular, acetogenic bacteria can be selected from the group consisting of Acetoanaerobium notera (ATCC 35199), Acetonema longum (DSM 6540), Acetobacterium carbinolicum (DSM 2925), Acetobacterium malicum (DSM 4132), species Acetobacterium No. 446 al. Moraga , 1990, J. Biotechnol., Vol. 14, p. 187-194), Acetobacterium wieringae (DSM 1911), Acetobacterium woodii (DSM 1030), Alkalibaculum bacchi (DSM 22112), Archaeoglobus fulgidus (DSM 4304), Blautia producta ( DSM 2950, formerly Ruminococcus productus, formerly Peptostreptococcus productus), Butyribacterium methylotrophicum (DSM 3468), Clostridium aceticum (DSM 1496), Clostridium autoethanogenum (DSM 10061, DSM 19630 and DSM 23693), Clostridium DSMocidio carboxid No. PTA-10522), Clostridium drakei (ATCC BA-623), Clostridium formicoaceticum (DSM 92), Clostridium glycolicum (DSM 1288), Clostridium ljungdahlii (DSM 13528), Clostrid ium ljungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium ljungdahlii ERI-2 (ATCC 55380), Clostridium ljungdahlii O-52 (ATCC 55989), Clostridium mayombei (DSM 6539), Clostridium methoxybenzovoidm (DSM158) , Clostridium scatologenes (DSM 757), species Clostridium ATCC 29797 (Schmidt et al., 1986, Chem. Eng. Commun., Vol. 45, p. 61-73), Desulfotomaculum kuznetsovii (DSM 6115), Desulfotomaculum thermobezoicum of the subspecies thermosyntrophicum (DSM 14055), Eubacterium limosum (DSM 20543), Methanosarcina acetivorans C2A (DSM 2834), species Moorella Hai al et al. 2004 (2004). Let., Vol. 29, p. 1607-1612), Moorella thermoacetica (DSM 521, formerly Clostridium thermoaceticum), Moorella thermoautotrophica (DSM 1974), Oxobacter pfennigii (DSM 322), Sporomusa aerivorans (DSM 13326), Sporomusa o DSM 2662), Sporomusa silvacetica (DSM 10669), Sporomusa sphaeroides (DSM 2875), Sporomusa termitida (DSM 4440) and Thermoanaerobacter kivui (DSM 2030, formerly Acetogenium kivui). More specifically, the ATCC BAA-624 strain of the species Clostridium carboxidivorans can be used. Even more specifically, a bacterial strain of Clostridium carboxidivorans labeled “P7” and “P11” can be used, as described, for example, in US Patent Application No. 2007/0275447 and US Patent Application No. 2008/0057554.

Другой особенно подходящей бактерией может быть Clostridium ljungdahlii. В частности, штаммы, выбранные из группы, состоящей из Clostridium ljungdahlii PETC, Clostridium ljungdahlii ERI2, Clostridium ljungdahlii COL и Clostridium ljungdahlii O-52, могут быть использованы при превращении синтез-газа в гексановую кислоту. Эти штаммы, например, описаны в WO 98/00558, WO 00/68407, ATCC 49587, ATCC 55988 и ATCC 55989. В другом примере ацетогенной бактерией, выбранной для первого организма, может быть Clostridium autoethanogenum. Another particularly suitable bacterium may be Clostridium ljungdahlii. In particular, strains selected from the group consisting of Clostridium ljungdahlii PETC, Clostridium ljungdahlii ERI2, Clostridium ljungdahlii COL and Clostridium ljungdahlii O-52 can be used to convert synthesis gas to hexanoic acid. These strains, for example, are described in WO 98/00558, WO 00/68407, ATCC 49587, ATCC 55988 and ATCC 55989. In another example, the acetogenic bacterium selected for the first organism may be Clostridium autoethanogenum.

Ацетогенные бактерии могут использоваться в сочетании со вторым микроорганизмом, который способен осуществлять этанол-карбоксилатный ферментационный путь. В одном примере одновременно ацетогенная бактерия и второй микроорганизм, который способен осуществлять этанол-карбоксилатный ферментационный путь, могут быть использованы для получения высшего спирта из источника углерода, содержащего CO. Кислоту затем можно превратить в соответствующий высший спирт, выбранный из группы, состоящей из гексанола, октанола, нонанола, деканола и тому подобного. В одном примере высший спирт может быть выбран из группы, состоящей из 1-гексанола, 2-гексанола, 3-гексанола, 1-гептанола, 2-гептанола, 3-гептанола, 4-гептанола, октанола, нонанола, деканола и тому подобного. Acetogenic bacteria can be used in combination with a second microorganism that is capable of carrying out an ethanol-carboxylate fermentation pathway. In one example, an acetogenic bacterium and a second microorganism that is capable of carrying out an ethanol-carboxylate fermentation pathway can simultaneously be used to produce higher alcohol from a carbon source containing CO. The acid can then be converted to the corresponding higher alcohol selected from the group consisting of hexanol, octanol, nonanol, decanol and the like. In one example, the higher alcohol may be selected from the group consisting of 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, octanol, nonanol, decanol and the like.

В одном примере этанол и/или ацетат может быть превращен в соответствующую высшую кислоту в присутствии второго микроорганизма, способного осуществлять этанол-карбоксилатный ферментационный путь. Этанол-карбоксилатный ферментационный путь подробно описан по меньшей мере в Seedorf H. et al., 2008. В частности, второй микроорганизм может быть выбран из группы, состоящей из Clostridium kluyveri, C.Carboxidivorans и тому подобного. Эти вторые микроорганизмы включают микроорганизмы, которые в своей форме дикого типа не осуществляют этанол-карбоксилатный ферментационный путь, но приобрели этот признак в результате генетической модификации. В частности, вторым микроорганизмом может быть Clostridium kluyveri. In one example, ethanol and / or acetate can be converted to the corresponding higher acid in the presence of a second microorganism capable of carrying out the ethanol-carboxylate fermentation pathway. The ethanol-carboxylate fermentation pathway has been described in detail at least in Seedorf H. et al., 2008. In particular, the second microorganism may be selected from the group consisting of Clostridium kluyveri, C. Carboxidivorans and the like. These second microorganisms include microorganisms that, in their wild-type form, do not carry out the ethanol-carboxylate fermentation pathway, but have acquired this trait as a result of genetic modification. In particular, the second microorganism may be Clostridium kluyveri.

В другом примере второй микроорганизм может представлять собой организм дикого типа, который экспрессирует по меньшей мере один фермент, выбранный из группы, состоящей из E1 - E11, где E1 представляет собой алкогольдегидрогеназу (adh), E2 представляет собой ацетальдегиддегидрогеназу (ald), E3 представляет собой ацетоацетил-СoA-тиолазу (thl), E4 представляет собой 3-гидроксибутирил-СoA-дегидрогеназу (hbd), E5 представляет собой 3-гидроксибутирил-СoA-дегидратазу (crt), E6 представляет собой бутирил-СoA-дегидрогеназу (bcd), E7 представляет собой субъединицу электронпереносящего флавопротеина (etf), E8 представляет собой кофермент A трансферазу (cat), E9 представляет собой ацетаткиназу (ack), E10 представляет собой фосфотрансацетилазу (pta) и E11 представляет собой трансгидрогеназу. В частности, второй микроорганизм дикого типа согласно любому из аспектов настоящего изобретения может экспрессировать по меньшей мере E2, E3 и E4. Еще более конкретно, второй микроорганизм дикого типа согласно любому из аспектов настоящего изобретения может экспрессировать по меньшей мере E4.In another example, the second microorganism may be a wild-type organism that expresses at least one enzyme selected from the group consisting of E1 - Eelevenwhere E1 represents alcohol dehydrogenase (adh), E2 represents acetaldehyde dehydrogenase (ald), E3 represents acetoacetyl-CoA-thiolase (thl), E4 represents 3-hydroxybutyryl-CoA-dehydrogenase (hbd), E5 represents 3-hydroxybutyryl-CoA-dehydratase (crt), E6 represents butyryl-CoA-dehydrogenase (bcd), E7 is a subunit of electron-transporting flavoprotein (etf), E8 Coenzyme A transferase (cat), E9 represents acetate kinase (ack), E10 represents phosphotransacetylase (pta) and Eeleven is a transhydrogenase. In particular, a second wild-type microorganism according to any aspect of the present invention may express at least E2, E3 and E4. Even more specifically, a second wild-type microorganism according to any aspect of the present invention can express at least E4.

В другом примере второй микроорганизм согласно любому из аспектов настоящего изобретения может быть генетически модифицированным организмом, который имеет повышенную экспрессию по сравнению с микроорганизмом дикого типа по меньшей мере одного фермента, выбранного из E1-E11, где E1 представляет собой алкогольдегидрогеназу (adh), E2 представляет собой ацетальдегиддегидрогеназу (ald), E3 представляет собой ацетоацетил-СoA-тиолазу (thl), E4 представляет собой-3-гидроксибутирил-СoA-дегидрогеназу (hbd), E5 представляет собой 3-гидроксибутирил-СoA-дегидратазу (crt), E6 представляет собой бутирил-СoA-дегидрогеназу (bcd), E7 представляет собой субъединицу электронпереносящего флавопротеина (etf), E8 представляет собой кофермент A трансферазу (cat), E9 представляет собой ацетаткиназу (ack), E10 представляет собой фосфотрансацетилазу (pta) и E11 представляет собой трансгидрогеназу. В частности, генетически модифицированный второй микроорганизм согласно любому из аспектов настоящего изобретения может экспрессировать по меньшей мере ферменты E2, E3 и E4. Еще более конкретно, генетически модифицированный второй микроорганизм согласно любому из аспектов настоящего изобретения может экспрессировать по меньшей мере E4. Ферменты E1 - E11 могут быть выделены из Clostridium kluyveri. Специалист в данной области способен измерить активность каждого из этих ферментов с помощью способов, известных из уровня техники. В частности, активность ферментов E1 и E2 можно измерить с помощью анализов, сообщенных по меньшей мере в Hillmer P., 1972, Lurz R., 1979; активность фермента E2 также можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Smith L.T., 1980; активность ферментов E3 и E4 можно измерить с помощью анализов, сообщенных по меньшей мере в Sliwkowski M.X., 1984; активность E4 также можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Madan V.K., 1972; активность E5 также можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Bartsch R.G., 1961; активность ферментов E6 и E7 можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Li F., 2008; активность E7 также можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Chowdhury, 2013; активность E8 можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Stadman, 1953; активность E9 можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Winzer K., 1997; активность E10 можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Smith L.T., 1976; и активность E11 можно измерить с помощью анализа, сообщенного в Wang S., 2010. In another example, the second microorganism according to any aspect of the present invention may be a genetically modified organism that has increased expression compared to the wild-type microorganism of at least one enzyme selected from E1-Eelevenwhere E1 represents alcohol dehydrogenase (adh), E2 represents acetaldehyde dehydrogenase (ald), E3 represents acetoacetyl-CoA-thiolase (thl), E4 represents-3-hydroxybutyryl-CoA-dehydrogenase (hbd), E5 represents 3-hydroxybutyryl-CoA-dehydratase (crt), E6 represents butyryl-CoA-dehydrogenase (bcd), E7 is a subunit of electron-transporting flavoprotein (etf), E8 Coenzyme A transferase (cat), E9 represents acetate kinase (ack), E10 represents phosphotransacetylase (pta) and Eeleven is a transhydrogenase. In particular, a genetically modified second microorganism according to any aspect of the present invention can express at least E enzymes2, E3 and E4. Even more specifically, a genetically modified second microorganism according to any aspect of the present invention can express at least E4. Enzymes E1 - Eeleven can be isolated from Clostridium kluyveri. One of skill in the art can measure the activity of each of these enzymes using methods known in the art. In particular, the activity of enzymes E1 and E2can be measured using analyzes reported at least in Hillmer P., 1972, Lurz R., 1979; enzyme activity E2can also be measured using the analysis reported in Smith L.T., 1980; enzyme activity E3 and E4can be measured using analyzes reported at least in Sliwkowski M.X., 1984; activity E4 can also be measured using the analysis reported in Madan V.K., 1972; activity E5 can also be measured using the analysis reported in Bartsch R.G., 1961; enzyme activity E6 and E7can be measured using the analysis reported in Li F., 2008; activity E7 can also be measured using the analysis reported in Chowdhury, 2013; activity E8 can be measured using analysis reported in Stadman, 1953; activity E9 can be measured using analysis reported in Winzer K., 1997; activity E10 can be measured using the analysis reported in Smith L.T., 1976; and activity Eeleven can be measured using the analysis reported in Wang S., 2010.

Согласно любому из аспектов настоящего изобретения первый и/или второй микроорганизм может быть генетически модифицированным микроорганизмом. Генетически модифицированная клетка или микроорганизм может генетически отличаться от клетки или микроорганизма дикого типа. Генетическое различие между генетически модифицированным микроорганизмом согласно любому из аспектов настоящего изобретения и микроорганизмом дикого типа может состоять в присутствии полного гена, аминокислоты, нуклеотида и т.д. в генетически модифицированном микроорганизме, которые могут отсутствовать в микроорганизме дикого типа. В одном примере генетически модифицированный микроорганизм согласно любому из аспектов настоящего изобретения может содержать ферменты, которые позволяют микроорганизму продуцировать по меньшей мере одну карбоновую кислоту. Микроорганизм дикого типа по сравнению с генетически модифицированным микроорганизмом согласно любому из аспектов настоящего изобретения может не иметь совсем или иметь необнаруживаемую активность ферментов, которые позволяют генетически модифицированному микроорганизму продуцировать по меньшей мере одну карбоновую кислоту. Выражение ‘генетически модифицированный микроорганизм’, используемое в настоящем документе, может использоваться взаимозаменяемо с выражением ‘генетически модифицированная клетка’. Генетическая модификация согласно любому из аспектов настоящего изобретения может быть проведена в клетке микроорганизма. According to any aspect of the present invention, the first and / or second microorganism may be a genetically modified microorganism. A genetically modified cell or microorganism may be genetically different from a wild-type cell or microorganism. A genetic difference between a genetically modified microorganism according to any of the aspects of the present invention and a wild-type microorganism may consist in the presence of a complete gene, amino acid, nucleotide, etc. in a genetically modified microorganism, which may be absent in the wild-type microorganism. In one example, a genetically modified microorganism according to any aspect of the present invention may contain enzymes that allow the microorganism to produce at least one carboxylic acid. A wild-type microorganism, as compared to a genetically modified microorganism according to any aspect of the present invention, may have no or undetectable enzyme activity that allows the genetically modified microorganism to produce at least one carboxylic acid. The expression ‘genetically modified microorganism’ used herein can be used interchangeably with the expression ‘genetically modified cell’. Genetic modification according to any aspect of the present invention can be carried out in a cell of a microorganism.

Фраза “дикого типа”, используемая в настоящем документе в сочетании с клеткой или микроорганизмом, может обозначать клетку со структурой генома, которая находится в форме, встречающейся естественным образом в дикой природе. Выражение может применяться как к целой клетке, так и к индивидуальным генам. Выражение “дикий тип”, следовательно, не включает такие клетки или такие гены, где последовательности генов были изменены, по меньшей мере частично, человеком с использованием рекомбинантных способов.The phrase “wild type” used herein in combination with a cell or microorganism can refer to a cell with a genome structure that is in a form naturally occurring in the wild. The expression can be applied both to the whole cell, and to individual genes. The expression “wild type”, therefore, does not include such cells or genes where the gene sequences have been altered, at least in part, by humans using recombinant methods.

Специалист в данной области сможет применить любой способ, известный из уровня техники, для генетической модификации клетки или микроорганизма. Согласно любому из аспектов настоящего изобретения генетически модифицированная клетка может быть генетически модифицирована таким образом, что в определенном интервале времени, в течение 2 часов, в частности, в течение 8 часов или 24 часов, она образует по меньшей мере в два раза, предпочтительно, по меньшей мере в 10 раз, по меньшей мере в 100 раз, по меньшей мере в 1000 раз или по меньшей мере в 10000 раз больше карбоновой кислоты и/или соответствующего сложного эфира карбоновой кислоты, чем клетка дикого типа. Увеличение образования продукта можно определить, например, путем культивирования клетки согласно любому из аспектов настоящего изобретения и клетки дикого типа, каждой отдельно, в одинаковых условиях (одинаковая плотность клеток, одинаковая питательная среда, одинаковые условия культивирования) в течение определенного интервала времени в подходящей питательной среде, и затем определения количества целевого продукта (карбоновой кислоты) в питательной среде.One skilled in the art will be able to apply any method known in the art for the genetic modification of a cell or microorganism. According to any aspect of the present invention, a genetically modified cell can be genetically modified in such a way that in a certain time interval, within 2 hours, in particular within 8 hours or 24 hours, it forms at least twice, preferably, according to at least 10 times, at least 100 times, at least 1000 times, or at least 10,000 times more carboxylic acid and / or the corresponding carboxylic acid ester than a wild-type cell. The increase in product formation can be determined, for example, by culturing a cell according to any aspect of the present invention and a wild-type cell, each separately, under the same conditions (the same cell density, the same culture medium, the same cultivation conditions) for a certain period of time in a suitable culture medium , and then determining the amount of the target product (carboxylic acid) in a nutrient medium.

В другом примере кислоту можно получить из источника углерода, содержащего СО, любым способом, раскрытым в Steinbusch, 2011, Zhang, 2013, Van Eerten-Jansen M. C. A. A, 2013, Ding H. et al., 2010, Barker H.A., 1949, Stadtman E.R., 1950, Bornstein B. T. et al., 1948 и т. п. Еще более конкретно, кислоту можно получить из источника углерода, содержащего СО, в присутствии по меньшей мере Clostridium kluyveri.In another example, the acid can be obtained from a carbon source containing CO by any method disclosed in Steinbusch, 2011, Zhang, 2013, Van Eerten-Jansen MCA A, 2013, Ding H. et al., 2010, Barker HA, 1949, Stadtman ER, 1950, Bornstein BT et al., 1948, etc. Even more specifically, an acid can be obtained from a carbon source containing CO in the presence of at least Clostridium kluyveri.

Еще более конкретно, согласно любому из аспектов настоящего изобретения кислоту получают в присутствии по меньшей мере одного ацетогенного микроорганизма и Clostridium kluyveri. В одном примере ацетогенный микроорганизм может представлять собой Clostridium ljungdahlii или Clostridium ragsdahlei.Even more specifically, according to any aspect of the present invention, the acid is obtained in the presence of at least one acetogenic microorganism and Clostridium kluyveri. In one example, the acetogenic microorganism may be Clostridium ljungdahlii or Clostridium ragsdahlei.

При получении кислоты из источника углерода, содержащего СО, можно использовать комбинацию бактерий. Более чем одна ацетогенная бактерия может присутствовать в комбинации с одним или более вторыми микроорганизмами. В другом примере может присутствовать ацетогенная бактерия более чем одной разновидности и второй микроорганизм только одной разновидности. В еще одном примере может присутствовать более чем один второй микроорганизм в комбинации только с одной ацетогенной бактерией. When obtaining acid from a carbon source containing CO, a combination of bacteria can be used. More than one acetogenic bacterium may be present in combination with one or more second microorganisms. In another example, an acetogenic bacterium of more than one species and a second microorganism of only one species may be present. In yet another example, more than one second microorganism may be present in combination with only one acetogenic bacterium.

Реакционная смесь может содержать два микроорганизма в гомогенной смеси. Выражение ‘гомогенная смесь’, используемое в настоящем документе, относится к смеси микроорганизмов, равномерно пространственно распределенных в среде. В частности, смесь может содержать по меньшей мере два микроорганизма, при этом ацетогенный и второй микроорганизм равномерно распределены в водной среде. В одном примере может быть примерно равное количество ацетогенного и второго микроорганизма в смеси. В другом примере в смеси может находиться больше ацетогенного микроорганизма по сравнению со вторым микроорганизмом. В еще одном примере в смеси может находиться больше второго микроорганизма по сравнению с ацетогенным микроорганизмом. Во всех возможных примерах микроорганизмы находятся в одной гомогенной смеси, где они равномерно распределены по всей смеси. Выражение ‘водная среда’, используемое в настоящем документе, можно использовать взаимозаменяемо с выражением ‘реакционная смесь’.The reaction mixture may contain two microorganisms in a homogeneous mixture. The term ‘homogeneous mixture’ as used herein refers to a mixture of microorganisms uniformly spatially distributed in a medium. In particular, the mixture may contain at least two microorganisms, while the acetogenic and the second microorganism are uniformly distributed in the aquatic environment. In one example, there may be approximately equal amounts of acetogenic and second microorganisms in the mixture. In another example, more acetogenic microorganism may be present in the mixture compared to the second microorganism. In yet another example, more than a second microorganism may be present in the mixture compared to an acetogenic microorganism. In all possible examples, the microorganisms are in the same homogeneous mixture, where they are evenly distributed throughout the mixture. The expression ‘aqueous medium’ used herein can be used interchangeably with the expression ‘reaction mixture’.

Выражение "ацетат", используемый в настоящем документе, относится как к уксусной кислоте, так и к ее солям, что возникает неизбежно, поскольку, как известно из уровня техники, микроорганизмы осуществляют жизнедеятельность в водной среде, и там всегда присутствует баланс между солью и кислотой.The expression “acetate” used in this document refers to both acetic acid and its salts, which is inevitable, because, as is known from the prior art, microorganisms carry out vital activity in the aquatic environment, and there is always a balance between salt and acid .

Выражение "второй микроорганизм" относится к микроорганизму, который отличается от "первого микроорганизма" согласно любому из аспектов настоящего изобретения. The expression "second microorganism" refers to a microorganism that is different from the "first microorganism" according to any aspect of the present invention.

В другом примере этап (a) и этап (b) можно проводить в двух разных контейнерах. В одном примере этап (a) можно проводить в ферментере 1, где первый микроорганизм вступает в контакт с источником углерода, содержащим CO, с получением ацетата и/или этанола. Этанол и/или ацетат можно затем привести в контакт со вторым микроорганизмом в ферментере 2 с получением по меньшей мере одной кислоты. Затем кислоту можно подавать обратно в ферментер 1 для превращения кислоты в требуемый высший спирт. Можно создать цикл, где ацетат и/или этанол, полученный в ферментере 1, можно постоянно подавать в ферментер 2, ацетат и/или этанол в ферментере 2 можно превращать в по меньшей мере одну кислоту и кислоту из ферментера 2 подавать обратно в ферментер 1. CO, подаваемый в ферментер 1, можно перенести в ферментер 2 вместе с ацетатом и/или этанолом. Никакого специального способа выделения не нужно, поскольку второй микроорганизм, как было обнаружено, превращает ацетат и/или этанол в по меньшей мере одну кислоту в присутствии CO. In another example, step (a) and step (b) can be carried out in two different containers. In one example, step (a) can be carried out in a fermenter 1, where the first microorganism comes into contact with a carbon source containing CO to produce acetate and / or ethanol. Ethanol and / or acetate can then be brought into contact with the second microorganism in fermenter 2 to produce at least one acid. The acid can then be fed back to fermenter 1 to convert the acid to the desired higher alcohol. You can create a cycle where the acetate and / or ethanol obtained in fermenter 1 can be continuously fed into fermenter 2, acetate and / or ethanol in fermenter 2 can be converted into at least one acid and the acid from fermenter 2 is fed back to fermenter 1. The CO fed to fermenter 1 can be transferred to fermenter 2 along with acetate and / or ethanol. No special isolation method is needed since the second microorganism has been found to convert acetate and / or ethanol to at least one acid in the presence of CO.

В другом примере среда рециркулирует между ферментерами 1 и 2. Таким образом, этанол и/или ацетат, полученный в ферментере 1, можно подать в ферментер 2, и кислоту, полученную в ферментере 2, можно подавать обратно в ферментер 1. В процессе рециркуляции среды CO из ферментера 1 можно ввести в ферментер 2. Кроме того, кислоты, полученные в ферментере 2, можно в результате повторно ввести в ферментер 1. Второй микроорганизм в ферментере 2 может быть способен продолжать получение кислот из ацетата и этанола в присутствии CO, рециркулирующего из ферментера 1 в ферментер 2. Спирты, накопленные в ферментерах 1 и 2, можно затем выделять с помощью средств, известных из уровня техники. In another example, the medium is recycled between fermenters 1 and 2. Thus, the ethanol and / or acetate obtained in fermenter 1 can be fed to fermenter 2, and the acid obtained in fermenter 2 can be fed back to fermenter 1. In the process of recirculating the medium CO from fermenter 1 can be introduced into fermenter 2. In addition, the acids obtained in fermenter 2 can be reintroduced into fermenter 1. The second microorganism in fermenter 2 may be able to continue to produce acids from acetate and ethanol in the presence of CO recycled from enzyme 1 and 2. Alcohols fermenter accumulated in fermenters 1 and 2, may then be isolated by means known in the art.

В дополнительном примере могут присутствовать три контейнера для осуществления способа согласно любому из аспектов настоящего изобретения. Первый микроорганизм может присутствовать в первом ферментере, второй микроорганизм - во втором ферментере и третий ферментер опять с первым микроорганизмом. В ферментере 1 первый микроорганизм вступает в контакт с источником углерода с получением ацетата и/или этанола. Этанол и/или ацетат можно затем привести в контакт со вторым микроорганизмом в ферментере 2 с получением по меньшей мере одной кислоты. Затем кислоту можно подать в ферментер 3 с получением по меньшей мере одного спирта.In a further example, three containers may be present to carry out the method according to any aspect of the present invention. The first microorganism may be present in the first fermenter, the second microorganism in the second fermenter and the third fermenter again with the first microorganism. In fermenter 1, the first microorganism comes into contact with a carbon source to produce acetate and / or ethanol. Ethanol and / or acetate can then be brought into contact with the second microorganism in fermenter 2 to produce at least one acid. The acid can then be fed to fermenter 3 to produce at least one alcohol.

В частности, СО можно подать в водную среду в непрерывном газовом потоке. Концентрация CO в газовом потоке может составлять по меньшей мере 2% по объему от объема общего количества газа в газовом потоке. В частности, CO может присутствовать в диапазоне концентраций от 2 до 99% по объему, в диапазоне от 2 до 95 % по объему, от 5 до 95% по объему, от 10 до 90% по объему, от 15 до 85% по объему, в частности, в диапазоне от 20 до 80% по объему. Более конкретно, концентрация CO может составлять приблизительно 7%, 24% по объему. Концентрацию газовой фазы монооксида углерода в источнике углерода можно измерить с помощью по меньшей мере газового хроматографа GC 6890N от Agilent Technologies Inc. с детектором по теплопроводности. In particular, CO can be fed into the aqueous medium in a continuous gas stream. The concentration of CO in the gas stream may be at least 2% by volume of the total gas in the gas stream. In particular, CO may be present in a concentration range from 2 to 99% by volume, in the range from 2 to 95% by volume, from 5 to 95% by volume, from 10 to 90% by volume, from 15 to 85% by volume in particular in the range of 20 to 80% by volume. More specifically, the concentration of CO may be approximately 7%, 24% by volume. The carbon monoxide gas phase concentration in the carbon source can be measured using at least a GC 6890N gas chromatograph from Agilent Technologies Inc. with a thermal conductivity detector.

Выражение ‘приблизительно’, используемое в настоящем документе, относится к изменениям в пределах 20 процентов. В частности, выражение "приблизительно", используемое в настоящем документе, относится к +/- 20%, более конкретно, +/-10%, еще более конкретно, +/- 5% от данного измерения или значения.The expression ‘approximately’ used in this document refers to changes within 20 percent. In particular, the expression “approximately” as used herein refers to +/- 20%, more specifically, +/- 10%, even more specifically, +/- 5% of a given measurement or value.

Все процентные содержания (%) представляют собой, если не указано иное, объемный процент.All percentages (%) are, unless otherwise indicated, volume percent.

Источник углерода, используемый согласно любому из аспектов настоящего изобретения, содержит диоксид углерода и/или монооксид углерода. Специалист в данной области поймет, что существует множество возможных источников для обеспечения СО и/или CO2 в качестве источника углерода. Можно увидеть, что на практике в качестве источника углерода согласно любому из аспектов настоящего изобретения можно использовать любой газ или любую газовую смесь, которая способна предоставить микроорганизмам достаточное количество углерода, так чтобы мог быть образован ацетат и/или этанол из источника CO и/или СО2. The carbon source used according to any aspect of the present invention contains carbon dioxide and / or carbon monoxide. One skilled in the art will recognize that there are many possible sources for providing CO and / or CO 2 as a carbon source. You can see that in practice, any gas or any gas mixture that is capable of providing microorganisms with a sufficient amount of carbon so that acetate and / or ethanol can be formed from a source of CO and / or CO can be used as a carbon source in accordance with any aspect of the present invention. 2 .

Как правило, для смешанной культуры согласно любому из аспектов настоящего изобретения источник углерода содержит по меньшей мере 50% по объему, по меньшей мере 70% по объему, предпочтительно по меньшей мере 90% по объему CO и/или CO2, где проценты по объему -% относятся ко всем источникам углерода, которые доступны для первого микроорганизма в смешанной культуре. Typically, for a mixed culture according to any aspect of the present invention, the carbon source contains at least 50% by volume, at least 70% by volume, preferably at least 90% by volume of CO and / or CO 2 , where percent by volume -% refer to all carbon sources that are available for the first microorganism in a mixed culture.

В смешанной культуре согласно любому из аспектов настоящего изобретения может быть обеспечен источник углеродного материала. Примеры источников углерода в газообразной форме включают отработанные газы, такие как синтез-газ, топочный газ и газы от переработки нефтепродуктов, полученные при дрожжевой ферментации или ферментации с клостридиями. Эти отработанные газы образуются при газификации содержащих целлюлозу материалов или газификации угля. В одном примере эти отработанные газы не обязательно получают в виде побочных продуктов других процессов, но могут специально получить для применения со смешанной культурой согласно любому из аспектов настоящего изобретения.In a mixed culture according to any aspect of the present invention, a source of carbon material may be provided. Examples of carbon sources in gaseous form include exhaust gases such as synthesis gas, flue gas, and petroleum refining gases obtained from yeast fermentation or fermentation with clostridia. These exhaust gases are produced by gasification of cellulose-containing materials or coal gasification. In one example, these exhaust gases are not necessarily obtained as by-products of other processes, but can be specifically prepared for use with a mixed culture according to any aspect of the present invention.

Согласно любому из аспектов настоящего изобретения источник углерода может представлять собой синтез-газ. Синтез-газ можно, например, получить в виде побочного продукта газификации угля. Соответственно, микроорганизм смешанной культуры согласно любому из аспектов настоящего изобретения способен превращать вещество, которое представляет собой отходы производства, в ценный ресурс. В другом примере синтез-газ может быть побочным продуктом газификации широко доступного, недорогого сельскохозяйственного сырья для применения со смешанной культурой по настоящему изобретению для получения по меньшей мере одного высшего спирта.According to any aspect of the present invention, the carbon source may be synthesis gas. Synthesis gas can, for example, be obtained as a by-product of coal gasification. Accordingly, a microorganism of a mixed culture according to any aspect of the present invention is capable of converting a substance that is a waste product into a valuable resource. In another example, synthesis gas may be a by-product of the gasification of a widely available, inexpensive agricultural raw material for use with the mixed culture of the present invention to produce at least one higher alcohol.

Есть многочисленные примеры сырья, которое можно превратить в синтез-газ, поскольку почти все формы растительности могут быть использованы для этой цели. В частности, сырье выбирают из группы, состоящей из многолетних трав, таких как мискантус, остатков кукурузы, отходов переработки, таких как опилки, и тому подобного.There are numerous examples of raw materials that can be converted into synthesis gas, since almost all forms of vegetation can be used for this purpose. In particular, the feed is selected from the group consisting of perennial herbs, such as miscanthus, corn residues, processing waste, such as sawdust, and the like.

В целом, синтез-газ можно получить в устройстве для газификации сухой биомассы в основном за счет пиролиза, частичного окисления и парового риформинга, где первичными продуктами синтез-газа являются CO, H2 и CO2. Синтез-газ также может быть продуктом электролиза CO2. Специалист в данной области узнает подходящие условия для проведения электролиза CO2 для получения синтез-газа, содержащего СО в требуемом количестве.In general, synthesis gas can be obtained in a device for gasification of dry biomass mainly due to pyrolysis, partial oxidation and steam reforming, where the primary products of synthesis gas are CO, H 2 and CO 2 . Syngas can also be a product of CO 2 electrolysis. One skilled in the art will recognize the appropriate conditions for the electrolysis of CO 2 to produce synthesis gas containing CO in the required amount.

Как правило, часть синтез-газа, полученного в процессе газификации, сначала обрабатывают, чтобы оптимизировать выход продукта и предотвратить образование смол. Крекинг нежелательных смолы и CO в синтез-газе можно выполнить с использованием извести и/или доломита. Эти процессы подробно описаны, например, в Reed, 1981.Typically, part of the synthesis gas obtained in the gasification process is first treated to optimize the yield of the product and prevent the formation of resins. Cracking unwanted resins and CO in the synthesis gas can be performed using lime and / or dolomite. These processes are described in detail, for example, in Reed, 1981.

Смеси источников можно использовать в качестве источника углерода.Mixtures of sources can be used as a carbon source.

Согласно любому из аспектов настоящего изобретения восстановитель, например водород, можно подавать вместе с источником углерода. В частности, этот водород можно подавать, когда подают и/или используют С и/или CO2. В одном примере газообразный водород является частью синтез-газа, присутствующего согласно любому из аспектов настоящего изобретения. В другом примере, где газообразного водорода в синтез-газе недостаточно для способа по настоящему изобретению, можно подавать дополнительный газообразный водород.According to any aspect of the present invention, a reducing agent, for example hydrogen, can be supplied together with a carbon source. In particular, this hydrogen can be supplied when C and / or CO 2 is supplied and / or used. In one example, hydrogen gas is part of the synthesis gas present according to any aspect of the present invention. In another example, where hydrogen gas in the synthesis gas is not sufficient for the method of the present invention, additional hydrogen gas can be supplied.

Специалист в данной области узнает другие условия, необходимые для осуществления способа согласно любому из аспектов настоящего изобретения. В частности, условия в контейнере (например, ферментере) могут изменяться в зависимости от используемых первого и второго микроорганизмов. Изменение условий таким образом, чтобы они подходили для оптимального функционирования микроорганизмов, находится в пределах знаний специалиста в данной области. One skilled in the art will recognize the other conditions necessary for implementing the method according to any aspect of the present invention. In particular, the conditions in the container (e.g., fermenter) may vary depending on the first and second microorganisms used. Changing conditions in such a way that they are suitable for the optimal functioning of microorganisms is within the knowledge of a person skilled in the art.

В одном примере способ согласно любому из аспектов настоящего изобретения может осуществляться в водной среде с рН между 5 и 8, 5,5 и 7. Давление может находиться между 1 и 10 бар. In one example, the method according to any aspect of the present invention may be carried out in an aqueous medium with a pH between 5 and 8, 5.5 and 7. The pressure may be between 1 and 10 bar.

В частности, водная среда может содержать источник углерода, содержащий CO и/или CO2. Более конкретно, источник углерода, содержащий CO и/или CO2, подают в водную среду в непрерывном газовом потоке. Еще более конкретно, непрерывный газовый поток содержит синтез-газ. В одном примере газы являются частью одного потока/струи. В другом примере каждый газ представляет собой отдельный поток/струю, подаваемый в водную среду. Эти газы могут быть разделены, например, с использованием отдельных сопел, которые открываются в водную среду, фритт, мембран внутри трубы подачи газа в водную среду и тому подобного.In particular, the aqueous medium may contain a carbon source containing CO and / or CO 2 . More specifically, a carbon source containing CO and / or CO 2 is supplied to the aqueous medium in a continuous gas stream. Even more specifically, the continuous gas stream contains synthesis gas. In one example, gases are part of a single stream / stream. In another example, each gas is a separate stream / stream supplied to the aqueous medium. These gases can be separated, for example, using separate nozzles that open into the aqueous medium, frits, membranes inside the gas supply pipe to the aqueous medium, and the like.

В частности, реакционную смесь согласно любому из аспектов настоящего изобретения (т.е. смесь первого микроорганизма - ацетогенного организма, второго микроорганизма и источника углерода, содержащего монооксид углерода) можно использовать в любом известном биореакторе или ферментере для осуществления любого из аспектов настоящего изобретения. In particular, a reaction mixture according to any aspect of the present invention (i.e., a mixture of a first microorganism — an acetogenic organism, a second microorganism and a carbon source containing carbon monoxide) can be used in any known bioreactor or fermenter to carry out any of the aspects of the present invention.

Выражение ‘высшие спирты’, используемое в настоящем документе, относится к спиртам, которые содержат от 6 до 10 атомов углерода и могут быть несколько вязкими или маслянистыми и характеризуются более тяжелыми фруктовыми ароматами. Высшие спирты могут включать, но без ограничения, гексанол, гептанол, октанол, нонанол, деканол и тому подобное. Более конкретно, высший спирт можно выбрать из группы, состоящей из 1-гексанола, 1-октанола, 1-гептанола, 3-метил-1-пентанола, 4-метил-1-гексанола, 5-метил-1-гептанола, 4-метил-1-пентанола, 5-метил-1-гексанола, 6-метил-1-гептанола и их комбинаций.The term ‘higher alcohols’ as used herein refers to alcohols that contain from 6 to 10 carbon atoms and may be somewhat viscous or oily and have heavier fruity aromas. Higher alcohols may include, but are not limited to, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, and the like. More specifically, a higher alcohol can be selected from the group consisting of 1-hexanol, 1-octanol, 1-heptanol, 3-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-hexanol, 5-methyl-1-heptanol, 4- methyl-1-pentanol, 5-methyl-1-hexanol, 6-methyl-1-heptanol and combinations thereof.

Согласно любому из аспектов настоящего изобретения 'соответствующий высший спирт’ относится к спирту с тем же числом атомов углерода, что и кислота, из которой образуется соответствующий высший спирт. Например, гексановую кислоту можно превратить в соответствующий спирт - гексанол; гептановую кислоту можно превратить в соответствующий спирт - гептанол; октановую кислоту можно превратить в соответствующий спирт - октанол; нонановую кислоту можно превратить в соответствующий спирт - нонанол; декановую кислоту можно превратить в соответствующий спирт - деканол и тому подобное. According to any aspect of the present invention, “the corresponding higher alcohol’ ”refers to alcohol with the same number of carbon atoms as the acid from which the corresponding higher alcohol is formed. For example, hexanoic acid can be converted to the corresponding alcohol, hexanol; heptanoic acid can be converted into the corresponding alcohol - heptanol; octanoic acid can be converted into the corresponding alcohol - octanol; nonanoic acid can be converted to the corresponding alcohol, nonanol; decanoic acid can be converted to the corresponding alcohol - decanol and the like.

В одном примере способ согласно любому из аспектов настоящего изобретения может приводить к образованию смеси из кислот и/или высших спиртов. В другом примере параметры способа согласно любому из аспектов настоящего изобретения могут быть скорректированы для получения более одной кислоты и/или высшего спирта по сравнению с остальными. Например, со следующими параметрами выращивания смешанной культуры на комплексной среде (0,25 г/л NH4Cl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,31 г/л K2HPO4, 0,23 г/л KH2PO4, 2,5 г/л NaHCO3, 1 г/л дрожжевого экстракта, 10 г/л K-ацетата, 20 г/л этанола, 0,25 г/л L-цистеин-HCl, 1,5 мг/л FeCl2 x 4 H2O, 70 мкг/л ZnCl2 x 7 H2O, 100 мкг/л MnCl2 x 4 H2O, 6 мкг/л борной кислоты, 190 мкг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мкг/л CuCl2 x 6 H2O, 24 мкг/л NiCl2 x 6 H2O, 36 мкг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 3 мкг/л Na2SeOO3 x 5 H2O, 4 мкг/л Na2WO4 x 2 H2O, 100 мкг/л витамина B12, 80 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 20 мкг/л биотина, 200 мкг/л никотиновой кислоты, 100 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 300 мкг/л пиридоксин-HCl, 200 мкг/л тиамин-HCl x H2O) при 37°C с pH приблизительно 6,5 в течение приблизительно 240 часов концентрацию бутанола и/или получение гексанола можно контролировать. In one example, the method according to any aspect of the present invention may result in a mixture of acids and / or higher alcohols. In another example, process parameters according to any aspect of the present invention may be adjusted to produce more than one acid and / or higher alcohol compared to the rest. For example, with the following parameters for growing a mixed culture on a complex medium (0.25 g / l NH 4 Cl, 0.2 g / l MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.31 g / l K 2 HPO 4 , 0.23 g / l KH 2 PO 4 , 2.5 g / l NaHCO 3 , 1 g / l yeast extract, 10 g / l K-acetate, 20 g / l ethanol, 0.25 g / l L-cysteine-HCl, 1.5 mg / L FeCl 2 x 4 H 2 O, 70 μg / L ZnCl 2 x 7 H 2 O, 100 μg / L MnCl 2 x 4 H 2 O, 6 μg / L Boric Acid, 190 μg / L CoCl 2 x 6 H 2 O, 2 μg / L CuCl 2 x 6 H 2 O, 24 μg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 36 μg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 3 μg / L Na 2 SeOO 3 x 5 H 2 O, 4 μg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 100 μg / L Vitamin B12, 80 μg / L p-aminobenzoic acid, 20 μg / L Biotin, 200 μg / L Nicotinic acids, 100 μg / l Ca-pantothenic acid, 300 μg / l pi idoksin-HCl, 200 mg / l thiamine-HCl x H 2 O) at 37 ° C with a pH of about 6.5 for approximately 240 hours, the concentration of butanol and / or receiving hexanol can be controlled.

В реакционной смеси согласно любому из аспектов настоящего изобретения может присутствовать кислород. Соответственно, первый и второй микроорганизмы согласно любому из аспектов настоящего изобретения могут быть выращены аэробно. В частности, кислород можно подавать в водную среду согласно любому из аспектов настоящего изобретения в непрерывном газовом потоке. Более конкретно, концентрация O2 в газовом потоке может быть представлена менее чем 1% по объему от общего количества газа в газовом потоке. В частности, кислород может присутствовать в диапазоне концентраций от 0,000005 до 2% по объему, в диапазоне от 0,00005 до 2% по объему, от 0,0005 до 2% по объему, от 0,005 до 2% по объему, от 0,05 до 2% по объему, от 0,00005 до 1,5% по объему, от 0,0005 до 1,5% по объему, от 0,005 до 1,5% по объему, от 0,05 до 1,5% по объему, от 0,5 до 1,5% по объему, от 0,00005 до 1% по объему, от 0,0005 до 1% по объему, от 0,005 до 1% по объему, от 0,05 до 1% по объему, от 0,5 до 1% по объему, от 0,55 до 1% по объему, от 0,60 до 1% по объему, в частности, в диапазоне от 0,60 до 1,5%, от 0,65 до 1% и от 0,70 до 1% по объему. В частности, ацетогенный микроорганизм является особенно пригодным, когда доля О2 в газовой фазе/потоке составляет приблизительно 0,00005, 0,0005, 0,005, 0,05, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,5, 2% по объему по отношению к объему газа в газовом потоке. Специалист в данной области сможет применить любой из способов, известных из уровня техники, для измерения объемной концентрации кислорода в газовом потоке. В частности, объем кислорода можно измерить с помощью любого способа, известного из уровня техники. В одном примере концентрацию кислорода в газовой фазе можно измерить с помощью погружного зонда для следовых количеств кислорода PreSens Precision Sensing GmbH. Концентрацию кислорода можно измерить с помощью тушения флуоресценции, где степень тушения коррелирует с парциальным давлением кислорода в газовой фазе. Еще более конкретно, первый и второй микроорганизмы согласно любому из аспектов настоящего изобретения, способны оптимально осуществлять жизнедеятельность в водной среде, когда кислород подают с газовым потоком с концентрацией кислорода менее чем 1% по объему от общего газа, приблизительно 0,015% по объему от общего объема газа в газовом потоке, подаваемом в реакционную смесь.Oxygen may be present in the reaction mixture according to any aspect of the present invention. Accordingly, the first and second microorganisms according to any aspect of the present invention can be grown aerobically. In particular, oxygen can be supplied to the aqueous medium according to any aspect of the present invention in a continuous gas stream. More specifically, the concentration of O 2 in the gas stream can be represented by less than 1% by volume of the total amount of gas in the gas stream. In particular, oxygen may be present in a concentration range from 0.000005 to 2% by volume, in a range from 0.00005 to 2% by volume, from 0.0005 to 2% by volume, from 0.005 to 2% by volume, from 0.05 to 2% by volume, from 0.00005 to 1.5% by volume, from 0.0005 to 1.5% by volume, from 0.005 to 1.5% by volume, from 0.05 to 1, 5% by volume, from 0.5 to 1.5% by volume, from 0.00005 to 1% by volume, from 0.0005 to 1% by volume, from 0.005 to 1% by volume, from 0.05 to 1% by volume, from 0.5 to 1% by volume, from 0.55 to 1% by volume, from 0.60 to 1% by volume, in particular in the range from 0.60 to 1.5%, from 0.65 to 1% and from 0.70 to 1% by volume. In particular, an acetogenic microorganism is particularly suitable when the proportion of O 2 in the gas phase / stream is approximately 0.00005, 0.0005, 0.005, 0.05, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2% by volume relative to the volume of gas in the gas stream. One skilled in the art will be able to apply any of the methods known in the art to measure the volume concentration of oxygen in a gas stream. In particular, the volume of oxygen can be measured using any method known in the art. In one example, the concentration of oxygen in the gas phase can be measured using a PreSens Precision Sensing GmbH immersion probe for trace amounts of oxygen. Oxygen concentration can be measured using quenching of fluorescence, where the degree of quenching is correlated with the partial pressure of oxygen in the gas phase. Even more specifically, the first and second microorganisms according to any aspect of the present invention are able to optimally carry out vital activities in the aquatic environment when oxygen is supplied with a gas stream with an oxygen concentration of less than 1% by volume of the total gas, approximately 0.015% by volume of the total volume gas in the gas stream supplied to the reaction mixture.

Водная среда согласно любому из аспектов настоящего изобретения может содержать кислород. Кислород может быть растворен в среде любым способом, известным из уровня техники. В частности, кислород может присутствовать в концентрации 0,5 мг/л. В частности, концентрация растворенного свободного кислорода в водной среде может составлять по меньшей мере 0,01 мг/л. В другом примере растворенный кислород может составлять приблизительно 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 мг/л. В частности, концентрация растворенного кислорода может составлять 0,01-0,5 мг/л, 0,01-0,4 мг/л, 0,01-0,3 мг/л, 0,01-0,1 мг/л. В частности, кислород можно подавать в водную среду в непрерывном газовом потоке. Более конкретно, водная среда может содержать кислород и источник углерода, содержащий CO и/или CO2. Более конкретно, кислород и источник углерода, содержащий CO и/или CO2, подают в водную среду в непрерывном газовом потоке. Еще более конкретно, непрерывный газовый поток содержит синтез-газ и кислород. В одном примере оба газа являются частью одного потока/струи. В другом примере каждый газ представляет собой отдельный поток/струю, подаваемый в водную среду. Эти газы могут быть разделены, например, с использованием отдельных сопел, которые открываются в водную среду, фритт, мембран внутри трубы подачи газа в водную среду и тому подобного. Кислород может быть свободным кислородом. Согласно любому из аспектов настоящего изобретения выражение "реакционная смесь, содержащая свободный кислород" относится к реакционной смеси, содержащей элементарный кислород в форме O2. O2 может быть растворенным кислородом в реакционной смеси. В частности, растворенный кислород может находиться в концентрации ≥ 5 ppm (0,000005% об.; 5x10-6). Специалист в данной области способен использовать любой метод, известный из уровня техники, для измерения концентрации растворенного кислорода. В одном примере растворенный кислород может быть измерен с помощью кислородных погружных зондов (тип PSt6 от PreSens Precision Sensing GmbH, Регенсбург, Германия).An aqueous medium according to any aspect of the present invention may contain oxygen. Oxygen can be dissolved in the medium by any method known in the art. In particular, oxygen may be present at a concentration of 0.5 mg / L. In particular, the concentration of dissolved free oxygen in the aqueous medium may be at least 0.01 mg / L. In another example, dissolved oxygen may be approximately 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 mg / L . In particular, the concentration of dissolved oxygen may be 0.01-0.5 mg / L, 0.01-0.4 mg / L, 0.01-0.3 mg / L, 0.01-0.1 mg / l In particular, oxygen can be supplied to the aqueous medium in a continuous gas stream. More specifically, the aqueous medium may contain oxygen and a carbon source containing CO and / or CO 2 . More specifically, oxygen and a carbon source containing CO and / or CO 2 are supplied to the aqueous medium in a continuous gas stream. Even more specifically, the continuous gas stream contains synthesis gas and oxygen. In one example, both gases are part of the same stream / stream. In another example, each gas is a separate stream / stream supplied to the aqueous medium. These gases can be separated, for example, using separate nozzles that open into the aqueous medium, frits, membranes inside the gas supply pipe to the aqueous medium, and the like. Oxygen may be free oxygen. According to any aspect of the present invention, the expression “free oxygen-containing reaction mixture” refers to a reaction mixture containing elemental oxygen in the form of O 2 . O 2 may be dissolved oxygen in the reaction mixture. In particular, dissolved oxygen may be present at a concentration of ≥ 5 ppm (0.000005% vol .; 5x10 -6 ). One of skill in the art can use any method known in the art to measure the concentration of dissolved oxygen. In one example, dissolved oxygen can be measured using oxygen immersion probes (type PSt6 from PreSens Precision Sensing GmbH, Regensburg, Germany).

В одном примере согласно любому из аспектов настоящего изобретения источник углерода представляет собой синтез-газ и источник углерода может быть смешан с газообразным кислородом перед подачей в водную среду. Этот этап смешивания может повысить эффективность и получение высших спиртов в реакции. Общая эффективность, производительность спирта и/или общий захват углерода в способе по настоящему изобретению может зависеть от стехиометрии CO2, CO, H2 и O2 в непрерывном газовом потоке. Подводимый непрерывный газовый поток может быть композицией O2, CO2 и H2. В частности, в непрерывном газовом потоке диапазон концентраций O2 может быть в пределах от 0,000005% до 1% по объему, CO/CO2 приблизительно 10–50%, в частности 33% по объему, и H2 будет в пределах от 44% до 84%, в частности от 64 до 66,04% по объему. Более конкретно, концентрация газов в непрерывном газовом потоке может быть 0,15% по объему для O2, 32% по объему для СО/СО2 и 64% по объему для H2. В другом примере непрерывный газовый поток может также содержать инертные газы, подобные N2, вплоть до концентрации N2 50% по объему.In one example, according to any aspect of the present invention, the carbon source is synthesis gas and the carbon source may be mixed with gaseous oxygen before being introduced into the aqueous medium. This mixing step can increase the efficiency and production of higher alcohols in the reaction. The overall efficiency, alcohol performance and / or total carbon capture in the method of the present invention may depend on CO stoichiometry2, CO, H2 and O2 in a continuous gas stream. The supplied continuous gas stream may be composition O2, CO2 and H2. In particular, in a continuous gas stream, the concentration range is O2 may range from 0.000005% to 1% by volume, CO / CO2 about 10-50%, in particular 33% by volume, and H2 will be in the range from 44% to 84%, in particular from 64 to 66.04% by volume. More specifically, the gas concentration in the continuous gas stream may be 0.15% by volume for O2, 32% by volume for CO / CO2 and 64% by volume for H2. In another example, the continuous gas stream may also contain inert gases like N2up to a concentration of N250% by volume.

Специалист в данной области поймет, что может быть необходимо контролировать композицию и скорости потока струй через определенные промежутки времени. Контроль композиции потока может быть достигнут путем изменения пропорций составляющих его струй для достижения целевой или требуемой композиции. Композицию и скорость потока смешанного потока можно контролировать любыми средствами, известными из уровня техники. В одном примере систему адаптируют для непрерывного контроля скоростей потока и композиций по меньшей мере двух струй и комбинирования их для получения единого смешанного потока субстрата в непрерывном газовом потоке оптимальной композиции и средств для прохождения оптимизированного потока субстрата в смешанную культуру согласно любому из аспектов настоящего изобретения.One of skill in the art will understand that it may be necessary to control the composition and flow rates of the jets at regular intervals. Control of the composition of the stream can be achieved by changing the proportions of its constituent jets to achieve the desired or desired composition. The composition and flow rate of the mixed stream can be controlled by any means known in the art. In one example, a system is adapted to continuously monitor the flow rates and compositions of at least two jets and combine them to produce a single mixed substrate stream in a continuous gas stream of the optimal composition and means for passing the optimized substrate stream into the mixed culture according to any aspect of the present invention.

Целесообразно включить O2 в реакционную смесь и/или газовый поток, подаваемый в реакционную смесь, поскольку большинство отходящих газов, в том числе синтез-газ, содержат кислород в небольших или больших количествах. Сложно и дорого удалить этот кислород перед использованием синтез-газа в качестве источника углерода для получения высших спиртов. Способ согласно любому из аспектов настоящего изобретения позволяет получить по меньшей мере один высший спирт без необходимости предварительного удаления любых следовых количеств кислорода из источника углерода. Это позволяет сохранить время и деньги.It is advisable to include O 2 in the reaction mixture and / or the gas stream supplied to the reaction mixture, since most of the exhaust gases, including synthesis gas, contain oxygen in small or large quantities. It is difficult and expensive to remove this oxygen before using synthesis gas as a carbon source to produce higher alcohols. The method according to any of the aspects of the present invention allows to obtain at least one higher alcohol without first having to remove any trace amounts of oxygen from the carbon source. This saves time and money.

В одном примере, когда O2 присутствует в реакционной смеси согласно любому из аспектов настоящего изобретения, первый микроорганизм, ацетогенная бактерия, может присутствовать в двух фазах роста. В примере по меньшей мере одни ацетогенные бактерии могут находиться в экспоненциальной фазе роста и другие ацетогенные бактерии могут находиться в любой другой фазе роста в жизненном цикле ацетогенного микроорганизма. В частности, согласно любому из аспектов настоящего изобретения, ацетогенные бактерии в водной среде могут содержать одни ацетогенные бактерии в экспоненциальной фазе роста и другие - в стационарной фазе. В присутствии кислорода без наличия ацетогенных бактерий в экспоненциальном росте ацетогенные бактерии в стационарной фазе могут быть не способны продуцировать ацетат и/или этанол. Это явление подтверждено по меньшей мере в Brioukhanov, 2006, Imlay, 2006, Lan, 2013 и т.п. Авторы настоящего изобретения, таким образом, обнаружили, что в присутствии ацетогенных бактерий в экспоненциальном росте ацетогенные бактерии в любой фазе роста могут аэробно дышать и продуцировать ацетат и/или этанол в большем или равном количестве относительно полученного, когда в реакционной смеси отсутствовал кислород. В одном примере ацетогенные бактерии в экспоненциальной фазе роста могут быть способны к удалению свободного кислорода из реакционной смеси, обеспечивая подходящие условия (отсутствие свободного кислорода) ацетогенным бактериям в любой фазе роста для метаболизма углеродного субстрата, содержащего СО, и получения ацетата и/или этанола.In one example, when O 2 is present in the reaction mixture according to any aspect of the present invention, the first microorganism, an acetogenic bacterium, may be present in two growth phases. In an example, at least one acetogenic bacteria can be in an exponential growth phase and other acetogenic bacteria can be in any other growth phase in the life cycle of an acetogenic microorganism. In particular, in accordance with any aspect of the present invention, acetogenic bacteria in an aqueous medium may contain one acetogenic bacteria in an exponential growth phase and others in a stationary phase. In the presence of oxygen without the presence of acetogenic bacteria in an exponential growth, acetogenic bacteria in the stationary phase may not be able to produce acetate and / or ethanol. This phenomenon is confirmed at least in Brioukhanov, 2006, Imlay, 2006, Lan, 2013, etc. The authors of the present invention, therefore, found that in the presence of acetogenic bacteria in exponential growth, acetogenic bacteria in any growth phase can aerobically breathe and produce acetate and / or ethanol in a greater or equal amount compared to that obtained when oxygen was not present in the reaction mixture. In one example, acetogenic bacteria in an exponential growth phase may be capable of removing free oxygen from the reaction mixture, providing suitable conditions (lack of free oxygen) for acetogenic bacteria in any growth phase for the metabolism of a carbon substrate containing CO and producing acetate and / or ethanol.

В другом примере водная среда уже может содержать ацетогенные бактерии в любой фазе роста, в частности, в стационарной фазе, в присутствии источника углерода, содержащего СО. В этом примере кислород может присутствовать в источнике углерода, подаваемом в водную среду, или в самой водной среде. В присутствии кислорода ацетогенные бактерии могут быть неактивными и не продуцировать ацетат и/или этанол до добавления ацетогенных бактерий в экспоненциальной фазе роста. В этом самом примере ацетогенные бактерии в экспоненциальной фазе роста могут быть добавлены в водную среду. Неактивные ацетогенные бактерии, уже находящиеся в водной среде, затем могут активироваться и начать продуцировать ацетат и/или этанол. In another example, the aqueous medium may already contain acetogenic bacteria in any growth phase, in particular in the stationary phase, in the presence of a carbon source containing CO. In this example, oxygen may be present in the carbon source supplied to the aqueous medium, or in the aqueous medium itself. In the presence of oxygen, acetogenic bacteria may be inactive and may not produce acetate and / or ethanol until acetogenic bacteria are added in the exponential growth phase. In this very example, acetogenic bacteria in the exponential growth phase can be added to the aquatic environment. Inactive acetogenic bacteria already in the aquatic environment can then activate and begin to produce acetate and / or ethanol.

В дополнительном примере ацетогенные бактерии в любой фазе роста можно сначала смешать с ацетогенными бактериями в экспоненциальной фазе роста и затем добавить источник углерода и/или кислород. In a further example, acetogenic bacteria in any growth phase can be first mixed with acetogenic bacteria in an exponential growth phase and then a carbon source and / or oxygen can be added.

Согласно любому из аспектов настоящего изобретения микроорганизм в экспоненциальной фазе роста, растущий в присутствии кислорода, может приводить к образованию микроорганизма, адаптирующегося к росту и метаболизму в присутствии кислорода. В частности, микроорганизм может быть способен удалять кислород из среды, окружающей микроорганизм. Эта вновь приобретенная адаптация позволяет ацетогенным бактериям в экспоненциальной фазе роста освобождать среду от кислорода и таким образом продуцировать ацетат и этанол из источника углерода. В частности, ацетогенная бактерия с недавно приобретенной адаптацией позволяет бактериям превращать источник углерода, содержащий СО, в ацетат и/или этанол и вновь образованную кислоту в соответствующий высший спирт в присутствии спирта. Второй микроорганизм, выбранный из группы, состоящей из Clostridium kluyveri и C.Carboxidivorans, может превращать ацетат и/или этанол с образованием вновь образованной кислоты. Как упомянуто ранее, предпочтительно, чтобы данный процесс выполнялся в присутствии O2 (т.e. с включением O2 в реакционную смесь), поскольку большинство отходящих газов, в том числе синтез-газ, содержат кислород в небольших или больших количествах. Эта реакционная смесь делает возможным способ получения высших спиртов из отходящих газов без необходимости проходить через дополнительный и дорогостоящий этап первоначальной выделения кислорода. According to any aspect of the present invention, an exponentially growing microorganism growing in the presence of oxygen can lead to the formation of a microorganism that adapts to growth and metabolism in the presence of oxygen. In particular, the microorganism may be able to remove oxygen from the environment surrounding the microorganism. This newly acquired adaptation allows acetogenic bacteria in an exponential growth phase to release oxygen from the environment and thus produce acetate and ethanol from a carbon source. In particular, an acetogenic bacterium with a newly acquired adaptation allows bacteria to convert a carbon source containing CO into acetate and / or ethanol and newly formed acid into the corresponding higher alcohol in the presence of alcohol. A second microorganism selected from the group consisting of Clostridium kluyveri and C. Carboxidivorans can convert acetate and / or ethanol to form a newly formed acid. As mentioned earlier, it is preferable that this process is carried out in the presence of O 2 (i.e., with the inclusion of O 2 in the reaction mixture), since most of the exhaust gases, including synthesis gas, contain oxygen in small or large quantities. This reaction mixture makes it possible to obtain higher alcohols from the off-gas without having to go through the additional and expensive step of the initial oxygen evolution.

Реакционная смесь согласно любому из аспектов настоящего изобретения, таким образом, может содержать CO, свободный кислород и ацетогенные бактерии в экспоненциальной фазе роста.The reaction mixture according to any aspect of the present invention, thus, may contain CO, free oxygen and acetogenic bacteria in an exponential growth phase.

Специалисту в данной области будут понятны различные фазы роста микроорганизмов и способы их измерения и идентификации. В частности, большинство микроорганизмов в периодической культуре могут находиться по меньшей мере в четырех различных фазах роста, а именно латентная фаза (A), логарифмическая фаза или экспоненциальная фаза (B), стационарная фаза (C) и фаза гибели (D). Логарифмическая фаза может дополнительно разделяться на раннюю логарифмическую фазу и среднюю - позднюю логарифмическую/экспоненциальную фазу. Стационарная фаза может также дополнительно разграничиваться на раннюю стационарную фазу и стационарную фазу. Например, Cotter J.L., 2009 г., Najafpour G., 2006 г., Younesi H., 2005 г. и Köpke M., 2009 г. раскрывают различные фазы роста ацетогенных бактерий. В частности, фазу роста клеток можно измерить с помощью способов, изложенных по меньшей мере в Shuler M.L., 1992 и Fuchs G., 2007. The person skilled in the art will understand the various phases of the growth of microorganisms and the methods for measuring and identifying them. In particular, most microorganisms in a batch culture can be in at least four different growth phases, namely the latent phase (A), the logarithmic phase or exponential phase (B), the stationary phase (C) and the death phase (D). The logarithmic phase can be further divided into the early logarithmic phase and the middle - late logarithmic / exponential phase. The stationary phase can also be further distinguished between the early stationary phase and the stationary phase. For example, Cotter J.L., 2009, Najafpour G., 2006, Younesi H., 2005, and Köpke M., 2009 reveal different phases of growth of acetogenic bacteria. In particular, the cell growth phase can be measured using the methods set out at least in Shuler M.L., 1992 and Fuchs G., 2007.

Латентная фаза представляет собой фазу сразу после инокуляции клеток в свежую среду, при этом популяция остается временно без изменений. Хотя не происходит видимого деления клеток, клетки могут расти в объеме или массе, синтезировать ферменты, белки, РНК и т. д. и увеличивать метаболическую активность. Длительность латентной фазы может зависеть от множества различных факторов, включая размер инокулята; время, необходимое для восстановления от физического повреждения или шока при переносе; время, необходимое для синтеза важнейших коферментов или факторов деления; и время, необходимое для синтеза новых (индуцибельных) ферментов, которые необходимы для метаболизма субстратов, присутствующих в среде.The latent phase is the phase immediately after inoculation of cells in a fresh environment, while the population remains temporarily unchanged. Although there is no visible cell division, cells can grow in volume or mass, synthesize enzymes, proteins, RNA, etc., and increase metabolic activity. The duration of the latent phase may depend on many different factors, including the size of the inoculum; the time required to recover from physical damage or shock during transfer; the time required for the synthesis of the most important coenzymes or division factors; and the time required for the synthesis of new (inducible) enzymes that are necessary for the metabolism of substrates present in the medium.

Экспоненциальная (логарифмическая) фаза роста представляет собой модель сбалансированного роста, где все клетки регулярно делятся путем бинарного деления и растут в геометрической прогрессии. Клетки делятся с постоянной скоростью в зависимости от состава питательной среды и условий инкубации. Скорость экспоненциального роста бактериальной культуры выражается как время генерации, а также как время удвоения популяции бактерий. Время генерации (G) определяется как время (t) на поколение (n = количество поколений). Следовательно, G = t/n представляет собой уравнение, с помощью которого получают расчеты времени генерации. Экспоненциальная фаза может разделяться на (i) раннюю логарифмическую фазу и (ii) среднюю - позднюю логарифмическую/экспоненциальную фазу. Специалист в данной области может легко определить, когда микроорганизм, в частности ацетогенная бактерия, входит в логарифмическую фазу. Например, способ расчета скорости роста ацетогенных бактерий с определением того, находятся ли они в логарифмической фазе, можно выполнить с применением способа, изложенного по меньшей мере в Henstra A.M., 2007. В частности, микроорганизм в экспоненциальной фазе роста согласно любому из аспектов настоящего изобретения может включать клетки в ранней логарифмической фазе и в средней - поздней логарифмической/экспоненциальной фазе.The exponential (logarithmic) phase of growth is a balanced growth model where all cells regularly divide by binary division and grow exponentially. Cells divide at a constant rate depending on the composition of the nutrient medium and incubation conditions. The rate of exponential growth of a bacterial culture is expressed as the time of generation, as well as the time of doubling of the bacterial population. Generation time (G) is defined as time (t) per generation (n = number of generations). Therefore, G = t / n is an equation by which the generation time calculations are obtained. The exponential phase can be divided into (i) the early logarithmic phase and (ii) the middle - late logarithmic / exponential phase. One skilled in the art can easily determine when a microorganism, in particular an acetogenic bacterium, enters the logarithmic phase. For example, a method for calculating the growth rate of acetogenic bacteria, determining whether they are in the logarithmic phase, can be performed using the method described at least in Henstra AM, 2007. In particular, a microorganism in an exponential growth phase according to any aspect of the present invention can include cells in the early logarithmic phase and in the middle - late logarithmic / exponential phase.

Стационарная фаза представляет собой фазу, когда заканчивается экспоненциальный рост, поскольку экспоненциальный рост не может постоянно продолжаться в периодической культуре (например, в закрытой системе, такой как пробирка или колба). Рост популяции ограничен одним из трех факторов: 1. исчерпание доступных питательных веществ; 2. накопление ингибирующих метаболитов или конечных продуктов; 3. исчерпание пространства, в данном случае названное нехваткой "биологического пространства". Во время стационарной фазы, если подсчитываются жизнеспособные клетки, нельзя определить, то ли несколько клеток погибает и равное количество клеток делится, или популяция клеток просто перестала расти и делиться. Стационарная фаза, подобно латентной фазе, не обязательно является периодом покоя. Бактерии, которые продуцируют вторичные метаболиты, такие как антибиотики, делают это во время стационарной фазы цикла роста (вторичные метаболиты определяются как метаболиты, производимые после активной стадии роста). The stationary phase is the phase when exponential growth ends, because exponential growth cannot continue continuously in a batch culture (for example, in a closed system such as a test tube or flask). Population growth is limited by one of three factors: 1. exhaustion of available nutrients; 2. accumulation of inhibitory metabolites or end products; 3. exhaustion of space, in this case called the lack of "biological space". During the stationary phase, if viable cells are counted, it cannot be determined whether several cells die and an equal number of cells divide, or the population of cells simply stopped growing and dividing. The stationary phase, like the latent phase, is not necessarily a resting period. Bacteria that produce secondary metabolites, such as antibiotics, do this during the stationary phase of the growth cycle (secondary metabolites are defined as metabolites produced after the active growth stage).

Фаза гибели идет вслед за стационарной фазой. Во время фазы гибели количество жизнеспособных клеток снижается геометрически (экспоненциально), по существу, обратно росту во время логарифмической фазы.The death phase follows the stationary phase. During the death phase, the number of viable cells decreases geometrically (exponentially), essentially back to growth during the logarithmic phase.

В одном примере ацетогенные бактерии в способе согласно любому из аспектов настоящего представления могут содержать комбинацию клеток: клетки в логарифмической фазе и клетки в стационарной фазе. В способе согласно любому из аспектов настоящего изобретения ацетогенные клетки в логарифмической фазе могут содержать скорость роста, выбранную из группы, состоящей из 0,01 - 2 ч-1, 0,01 - 1 ч-1, 0,05 - 1 ч-1, 0,05 - 2 ч-1, 0,05 - 0,5 ч-1 и т.п. В одном примере OD600 клеток у ацетогенных клеток в логарифмической фазе в реакционной смеси может быть выбрана из диапазона, состоящего из 0,001 - 2, 0,01 - 2, 0,1 - 1, 0,1 - 0,5 и т.п. Специалист в данной области сможет применить любой способ, известный из уровня техники для измерения OD600 и определения скорости роста клеток в реакционной смеси и/или подлежащих добавлению в реакционную смесь. Например, можно использовать Koch (1994). В частности, бактериальный рост можно определить и контролировать с использованием различных способов. Одним из наиболее распространенных является измерение мутности, в котором опираются на оптическую плотность (OD) бактерий в суспензии и используют спектрофотометр. OD может быть измерено при 600 нм с использованием UV-спектрофотометра.In one example, the acetogenic bacteria in the method according to any aspect of the present view may comprise a combination of cells: cells in a logarithmic phase and cells in a stationary phase. In the method according to any aspect of the present invention, the acetogenic cells in the logarithmic phase may contain a growth rate selected from the group consisting of 0.01 - 2 h -1 , 0.01 - 1 h -1 , 0.05 - 1 h -1 0.05 - 2 h -1 , 0.05 - 0.5 h -1 , etc. In one example, the OD 600 cells of acetogenic cells in a logarithmic phase in the reaction mixture can be selected from the range consisting of 0.001 - 2, 0.01 - 2, 0.1 - 1, 0.1 - 0.5, etc. . One of skill in the art will be able to apply any method known in the art for measuring OD 600 and determining the cell growth rate in the reaction mixture and / or to be added to the reaction mixture. For example, Koch (1994) can be used. In particular, bacterial growth can be determined and controlled using various methods. One of the most common is the measurement of turbidity, which relies on the optical density (OD) of bacteria in suspension and uses a spectrophotometer. OD can be measured at 600 nm using a UV spectrophotometer.

В одном примере способ согласно любому из аспектов настоящего изобретения включает смешивание (i) свободного кислорода, (ii) группы ацетогенных клеток в логарифмической фазе, (iii) группы ацетогенных клеток в стационарной фазе, (iii) группы Clostridium kluyveri и (iv) источника углерода, содержащего CO, вместе. Ацетогенные клетки в логарифмической фазе позволяют любым другим ацетогенным клеткам в водной среде продуцировать ацетат и/или этанол в присутствии кислорода. Концентрация ацетогенных клеток в логарифмической фазе может поддерживаться в реакционной смеси. Таким образом, в любой момент времени в реакции реакционная смесь содержит ацетогенные клетки в логарифмической фазе и ацетогенные клетки в другой фазе роста, например, в стационарной фазе. In one example, a method according to any aspect of the present invention comprises mixing (i) free oxygen, (ii) a group of acetogenic cells in a logarithmic phase, (iii) a group of acetogenic cells in a stationary phase, (iii) a group of Clostridium kluyveri and (iv) a carbon source containing CO, together. Acetogenic cells in the logarithmic phase allow any other acetogenic cells in the aqueous medium to produce acetate and / or ethanol in the presence of oxygen. The concentration of acetogenic cells in the logarithmic phase can be maintained in the reaction mixture. Thus, at any time in the reaction, the reaction mixture contains acetogenic cells in the logarithmic phase and acetogenic cells in another growth phase, for example, in the stationary phase.

Способ согласно любому из аспектов настоящего изобретения может дополнительно включать этап выделения полученного высшего спирта. Специалист в данной области будет знать средства для выполнения этого на основе способов, известных из уровня техники. The method according to any aspect of the present invention may further include the step of isolating the resulting higher alcohol. One skilled in the art will know the means to accomplish this based on methods known in the art.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечено применение реакционной смеси согласно любому из аспектов настоящего изобретения для получения по меньшей мере одного высшего спирта, содержащего по меньшей мере 6 атомов углерода. В частности, высший спирт получают из по меньшей мере источника углерода, содержащего CO.According to another aspect of the present invention, there is provided the use of a reaction mixture according to any of the aspects of the present invention to produce at least one higher alcohol containing at least 6 carbon atoms. In particular, a higher alcohol is obtained from at least a carbon source containing CO.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Фигуры отсутствуютNo figures

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Вышеизложенное описывает предпочтительные варианты осуществления, которые, как будет понятно специалистам в данной области, могут подвергаться изменениям или модификациям в проектировании, построении и эксплуатации без отклонения от объема формулы изобретения. Эти изменения, например, предназначены для охвата объемом формулы изобретения.The foregoing describes preferred embodiments that, as will be appreciated by those skilled in the art, may be modified or modified in design, construction, and operation without departing from the scope of the claims. These changes, for example, are intended to be encompassed by the scope of the claims.

Пример 1 Example 1

Совместное культивирование Clostridium ljungdahlii и Clostridium kluyveri в среде определенного состава на водороде и диоксиде углеродаCo-cultivation of Clostridium ljungdahlii and Clostridium kluyveri in a medium of a certain composition on hydrogen and carbon dioxide

В этом примере C. ljungdahlii в качестве первого организма автотрофно культивировали в среде определенного состава для того, чтобы продуцировать ацетат и этанол. Затем через заданное время C. kluyveri в качестве второго организма инокулировали в тот же реактор для превращения ацетата и этанола в бутират и гексаноат. Затем в дальнейшем C. ljungdahlii превращал бутират в бутанол. In this example, C. ljungdahlii, as a first organism, was autotrophically cultured in a medium of a specific composition in order to produce acetate and ethanol. Then, after a predetermined time, C. kluyveri as a second organism was inoculated into the same reactor to convert acetate and ethanol to butyrate and hexanoate. Then C. ljungdahlii subsequently converted butyrate to butanol.

Использовали среду определенного состава для совместного культивирования обоих микроорганизмов, состоящую из 2 г/л (NH4)2HPO4, 0,2 г/л NaCl, 0,15 г/л KCl, 1 г/л KOH, 0,5 г/л MgCl2 x 6 H2O, 0,2 г/л CaCl2 x 2 H2O, 15 мг/л FeCl2 x 4 H2O, 0,4 г/л L-цистеин-HCl, 0,4 г/л Na2S x 9 H2O, 3 мг/л борной кислоты, 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O, 1 мг/л ZnSO4 x 7 H2O, 0,3 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 0,3 мг/л MnSO4 x H2O, 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O, 0,1 мг/л CuCl2 x 2 H2O, 0,1 мг/л Na2SeO3, 106 мкг/л биотина, 5 мкг/л фолиевой кислоты, 2,5 мкг/л пиридоксин-HCl, 266 мкг/л тиамин-HCl x H2O, 12,5 мкг/л рибофлавина, 12,5 мкг/л никотиновой кислоты, 413 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 12,5 мкг/л витамина B12, 12,5 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 15 мкг/л липоевой кислоты.Used a medium of a certain composition for the joint cultivation of both microorganisms, consisting of 2 g / l (NH 4 ) 2 HPO 4 , 0.2 g / l NaCl, 0.15 g / l KCl, 1 g / l KOH, 0.5 g / l MgCl 2 x 6 H 2 O, 0.2 g / l CaCl 2 x 2 H 2 O, 15 mg / l FeCl 2 x 4 H 2 O, 0.4 g / l L-cysteine-HCl, 0, 4 g / l Na 2 S x 9 H 2 O, 3 mg / l boric acid, 2 mg / l CoCl 2 x 6 H 2 O, 1 mg / l ZnSO 4 x 7 H 2 O, 0.3 mg / l Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 0.3 mg / L MnSO 4 x H 2 O, 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 0.1 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O , 0.1 mg / l Na 2 SeO 3 , 106 μg / l biotin, 5 μg / l folic acid, 2.5 μg / l pyridoxine-HCl, 266 μg / l thiamine-HCl x H 2 O, 12.5 μg / L riboflavin, 12.5 μg / L nicotinic acid, 413 μg / L Ca-pantothenic acid, 12.5 μg / L Vitamin 12 B, 12.5 mg / l p-aminobenzoic acid, 15 g / l lipoic acid.

Автотрофное культивирование проводили в 250 мл среды в бутылях для сыворотки объемом 500 мл, которые непрерывно газировали синтез-газом, состоящим из 67% H2 и 33% CO2 со скоростью 1 л/ч. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 150 мин-1. Значение pH поддерживали в диапазоне pH 5,0 – 6,5 путем непрерывного добавления анаэробного исходного раствора KOH (40 г/л). Autotrophic cultivation was carried out in 250 ml of medium in 500 ml serum bottles, which were continuously aerated with synthesis gas consisting of 67% H 2 and 33% CO 2 at a rate of 1 l / h. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The whey bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 150 min −1 . The pH value was maintained in the range of pH 5.0-6.5 by continuous addition of an anaerobic KOH stock solution (40 g / l).

В начале эксперимента C. ljungdahlii инокулировали с OD600 0,1 автотрофно выращенными клетками. Таким образом, C. ljungdahlii выращивали в комплексной среде при непрерывном газировании синтез-газом, состоящим из 67% H2 и 33% CO2 со скоростью 3 л/ч в бутылях для сыворотки объемом 1 л с 500 мл комплексной среды. Использовали комплексную среду, состоящую из 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,8 г/л NaCl, 0,1 г/л KH2PO4, 20 мг/л CaCl2 x 2 H2O, 20 г/л MES, 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,4 г/л L-цистеин-HCl, 0,4 г/л Na2S x 9 H2O, 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O, 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O, 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O, 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O, 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O, 0,2 мг/л Na2SeO4, 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O, 20 мкг/л биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 мкг/л пиридоксин-HCl, 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O, 50 мкг/л рибофлавина, 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 1 мкг/л витамина B12, 50 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 50 мкг/л липоевой кислоты. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 150 мин-1. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,67 и pH 4,69 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной среды определенного состава. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по совместному культивированию.At the beginning of the experiment, C. ljungdahlii was inoculated with OD 600 of 0.1 autotrophically grown cells. Thus, C. ljungdahlii was grown in a complex medium under continuous aeration with synthesis gas consisting of 67% H 2 and 33% CO 2 at a rate of 3 L / h in 1 liter serum bottles with 500 ml of complex medium. A complex medium was used consisting of 1 g / L NH 4 Cl, 0.1 g / L KCl, 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.8 g / L NaCl, 0.1 g / L KH 2 PO 4 , 20 mg / l CaCl 2 x 2 H 2 O, 20 g / l MES, 1 g / l yeast extract, 0.4 g / l L-cysteine-HCl, 0.4 g / l Na 2 S x 9 H 2 O, 20 mg / L nitrilotriacetic acid, 10 mg / L MnSO 4 x H 2 O, 8 mg / L (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O, 2 mg / L CoCl 2 x 6 H 2 O, 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O, 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 , 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 20 μg / L Biotin, 20 μg / L of folic acid, 100 μg / L of pyridoxine-HCl, 50 μg / L of thiamine-HCl x H 2 O, 50 μg / L of riboflavin, 50 μg / L of nicotinic acid, 50 μg / L of Ca-pantothenic acid, 1 μg / L vitamin on B 12 , 50 μg / l p-aminobenzoic acid, 50 μg / l lipoic acid. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The whey bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 150 min −1 . Cells were harvested in the late logarithmic phase with OD 600 0.67 and pH 4.69 using anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed, and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above medium of a specific composition. This cell suspension was then used for inoculation in a co-culture experiment.

Параллельно с этим C. kluyveri выращивали гетеротрофно в 200 мл комплексной среды в бутылях для сыворотки объемом 500 мл на ацетате и этаноле. Использовали комплексную среду, состоящую из 0,25 г/л NH4Cl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,31 г/л K2HPO4, 0,23 г/л KH2PO4, 2,5 г/л NaHCO3, 1 г/л дрожжевого экстракта, 10 г/л K-ацетата, 20 г/л этанола, 0,25 г/л L-цистеин-HCl, 1,5 мг/л FeCl2 x 4 H2O, 70 мкг/л ZnCl2 x 7 H2O, 100 мкг/л MnCl2 x 4 H2O, 6 мкг/л борной кислоты, 190 мкг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мкг/л CuCl2 x 6 H2O, 24 мкг/л NiCl2 x 6 H2O, 36 мкг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 3 мкг/л Na2SeOO3 x 5 H2O, 4 мкг/л Na2WO4 x 2 H2O, 100 мкг/л витамина B12, 80 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 20 мкг/л биотина, 200 мкг/л никотиновой кислоты, 100 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 300 мкг/л пиридоксин-HCl, 200 мкг/л тиамин-HCl x H2O. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 100 мин-1. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,81 и pH 5,96 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной среды определенного состава. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по совместному культивированию с OD600 0,2 через 96 часов прохождения эксперимента. In parallel, C. kluyveri was grown heterotrophically in 200 ml of complex medium in 500 ml serum bottles on acetate and ethanol. A complex medium was used consisting of 0.25 g / L NH 4 Cl, 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.31 g / L K 2 HPO 4 , 0.23 g / L KH 2 PO 4 , 2.5 g / l NaHCO 3 , 1 g / l yeast extract, 10 g / l K-acetate, 20 g / l ethanol, 0.25 g / l L-cysteine-HCl, 1.5 mg / l FeCl 2 x 4 H 2 O, 70 μg / L ZnCl 2 x 7 H 2 O, 100 μg / L MnCl 2 x 4 H 2 O, 6 μg / L Boric Acid, 190 μg / L CoCl 2 x 6 H 2 O , 2 μg / L CuCl 2 x 6 H 2 O, 24 μg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 36 μg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 3 μg / L Na 2 SeOO 3 x 5 H2O , 4 μg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 100 μg / L Vitamin B 12 , 80 μg / L p-aminobenzoic acid, 20 μg / L Biotin, 200 μg / L Nicotinic acid, 100 μg / L Ca -pantotenovoy acid, 300 mg / l pyridoxine-HCl, 200 mg / l thiamine-HCl x H 2 O. The bottle for yvorotki continuously shaken in an open water bath Innova 3100 from New Brunswick Scientific at 37 ° C and shaking speed of 100 min -1. Cells were harvested in the late logarithmic phase with OD 600 0.81 and pH 5.96 using anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed, and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above medium of a specific composition. This cell suspension was then used for inoculation in a co-culture experiment with an OD 600 of 0.2 after 96 hours of passage of the experiment.

Во время эксперимента брали образцы по 5 мл для определения OD600, pH и концентрации продуктов. Последнее определяли с помощью количественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. During the experiment, 5 ml samples were taken to determine OD 600 , pH, and product concentration. The latter was determined by quantitative analysis using 1 H-NMR spectroscopy.

После инокуляции C. ljungdahlii клетки начинали расти и непрерывно продуцировали ацетат. Одновременно с получением ацетата получали этанол с более низкой скоростью по сравнению с получением ацетата. Затем через 96 часов C. kluyveri инокулировали в реактор и снижение концентрации этанола измеряли в следующем эксперименте. Затем получение бутирата (макс. 1163 мг/л) и гексаноата (макс. 136 мг/л) одновременно измеряли в следующие 113 часов эксперимента. Параллельно с получением с помощью C. kluyveri бутирата C. ljungdahlii превращала бутират в бутанол до максимальной концентрации 20 мг/л бутанола в конце эксперимента.After inoculation of C. ljungdahlii, the cells began to grow and continuously produced acetate. Simultaneously with the production of acetate, ethanol was obtained at a lower rate compared to the production of acetate. Then, after 96 hours, C. kluyveri was inoculated into the reactor and the decrease in ethanol concentration was measured in the following experiment. Then, the production of butyrate (max. 1163 mg / l) and hexanoate (max. 136 mg / l) were simultaneously measured in the next 113 hours of the experiment. In parallel with the production of butyrate with C. kluyveri, C. ljungdahlii converted butyrate to butanol to a maximum concentration of 20 mg / l butanol at the end of the experiment.

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример 2.Example 2

Совместное культивирование Clostridium ljungdahlii и Clostridium kluyveri в комплексной среде с CO-содержащим газом (25% CO)Co-cultivation of Clostridium ljungdahlii and Clostridium kluyveri in a complex medium with CO-containing gas (25% CO)

C. ljungdahlii в качестве первого организма автотрофно культивировали в комплексной среде для продуцирования ацетата и этанола. Затем через заданное время C. kluyveri в качестве второго организма инокулировали в тот же реактор для превращения ацетата и этанола в бутират и гексаноат. Затем в дальнейшем C. ljungdahlii превращал бутират в бутанол и гексаноат в гексанол.C. ljungdahlii as the first organism was autotrophically cultured in a complex medium for the production of acetate and ethanol. Then, after a predetermined time, C. kluyveri as a second organism was inoculated into the same reactor to convert acetate and ethanol to butyrate and hexanoate. Subsequently, C. ljungdahlii subsequently converted butyrate to butanol and hexanoate to hexanol.

Использовали комплексную среду для совместного культивирования обоих микроорганизмов, состоящую из 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,8 г/л NaCl, 0,1 г/л KH2PO4, 20 мг/л CaCl2 x 2 H2O, 20 г/л MES, 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,4 г/л L-цистеин-HCl, 0,4 г/л Na2S x 9 H2O, 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O, 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O, 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O, 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O, 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O, 0,2 мг/л Na2SeO4, 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O, 20 мкг/л биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 мкг/л пиридоксин-HCl, 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O, 50 мкг/л рибофлавина, 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 1 мкг/л витамина B12, 50 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 50 мкг/л липоевой кислоты.Used a complex medium for the joint cultivation of both microorganisms, consisting of 1 g / l NH 4 Cl, 0.1 g / l KCl, 0.2 g / l MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.8 g / l NaCl, 0 , 1 g / l KH 2 PO 4 , 20 mg / l CaCl 2 x 2 H 2 O, 20 g / l MES, 1 g / l yeast extract, 0.4 g / l L-cysteine-HCl, 0.4 g / l Na 2 S x 9 H 2 O, 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / l MnSO 4 x H 2 O, 8 mg / l (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O , 2 mg / L CoCl 2 x 6 H 2 O, 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O, 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 , 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 20 μg / L biotin, 20 g / l of folic acid, 100 micrograms / l pyridoxine-HCl, 50 mg / l thiamine-HCl x H 2 O, 50 g / l of riboflavin, 50 g / l nicotine oh acid 50 g / L Ca-pantothenic acid, 1 mg / l of vitamin B 12, 50 mcg / l p-aminobenzoic acid, 50 g / l lipoic acid.

Автотрофное культивирование выполняли в 500 мл комплексной среды в бутыли для сыворотки объемом 1 л, которую непрерывно газировали синтез-газом, состоящим из 5 % H2, 25 % CO2, 25 % CO и 45% N2, при скорости ~3,6 л/ч (≥0,5 ppm газообразного кислорода). Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 120 мин-1. Значение pH во время этого эксперимента не контролировали.Autotrophic cultivation was performed in 500 ml of complex medium in a 1 L serum bottle, which was continuously gassed with synthesis gas consisting of 5% H 2 , 25% CO 2 , 25% CO and 45% N 2 , at a rate of ~ 3.6 l / h (≥0.5 ppm gaseous oxygen). Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The serum bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 120 min −1 . The pH value was not controlled during this experiment.

В начале эксперимента C. ljungdahlii инокулировали с OD600 0,1 автотрофно выращенными клетками. Таким образом, C. ljungdahlii выращивали в описанной выше комплексной среде при непрерывном газировании синтез-газом, состоящим из 67% H2 и 33% CO2 со скоростью 3 л/ч в бутылях для сыворотки объемом 1 л с 500 мл комплексной среды. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 150 мин-1. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,51 и pH 5,04 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной комплексной среды. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по совместному культивированию.At the beginning of the experiment, C. ljungdahlii was inoculated with OD 600 of 0.1 autotrophically grown cells. Thus, C. ljungdahlii was grown in the complex medium described above under continuous aeration with synthesis gas consisting of 67% H 2 and 33% CO 2 at a rate of 3 l / h in 1 liter serum bottles with 500 ml of complex medium. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The whey bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 150 min −1 . Cells were harvested in the late logarithmic phase with OD 600 0.51 and pH 5.04 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above complex medium. This cell suspension was then used for inoculation in a co-culture experiment.

Параллельно с этим C. kluyveri выращивали гетеротрофно в 200 мл комплексной среды в бутылях для сыворотки объемом 500 мл на ацетате и этаноле. Использовали комплексную среду, состоящую из 0,25 г/л NH4Cl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,31 г/л K2HPO4, 0,23 г/л KH2PO4, 2,5 г/л NaHCO3, 1 г/л дрожжевого экстракта, 10 г/л K-ацетата, 20 г/л этанола, 0,25 г/л L-цистеин-HCl, 1,5 мг/л FeCl2 x 4 H2O, 70 мкг/л ZnCl2 x 7 H2O, 100 мкг/л MnCl2 x 4 H2O, 6 мкг/л борной кислоты, 190 мкг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мкг/л CuCl2 x 6 H2O, 24 мкг/л NiCl2 x 6 H2O, 36 мкг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 3 мкг/л Na2MoO4 x 5 H2O, 4 мкг/л Na2WO4 x 2 H2O, 100 мкг/л витамина B12, 80 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 20 мкг/л биотина, 200 мкг/л никотиновой кислоты, 100 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 300 мкг/л пиридоксин-HCl, 200 мкг/л тиамин-HCl x H2O. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 100 мин-1. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,54 и pH 6,60 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной комплексной среды. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по совместному культивированию через 240 часов прохождения эксперимента. In parallel, C. kluyveri was grown heterotrophically in 200 ml of complex medium in 500 ml serum bottles on acetate and ethanol. A complex medium was used consisting of 0.25 g / L NH 4 Cl, 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.31 g / L K 2 HPO 4 , 0.23 g / L KH 2 PO 4 , 2.5 g / l NaHCO 3 , 1 g / l yeast extract, 10 g / l K-acetate, 20 g / l ethanol, 0.25 g / l L-cysteine-HCl, 1.5 mg / l FeCl 2 x 4 H 2 O, 70 μg / L ZnCl 2 x 7 H 2 O, 100 μg / L MnCl 2 x 4 H 2 O, 6 μg / L Boric Acid, 190 μg / L CoCl 2 x 6 H 2 O , 2 μg / L CuCl 2 x 6 H 2 O, 24 μg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 36 μg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 3 μg / L Na 2 MoO 4 x 5 H 2 O, 4 μg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 100 μg / L Vitamin B 12 , 80 μg / L p-aminobenzoic acid, 20 μg / L Biotin, 200 μg / L Nicotinic acid, 100 μg / l Ca-pantothenic acid, 300 μg / l pyridoxine-HCl, 200 μg / l thiamine-HCl x H 2 O. Bottle for the sera were continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 100 min −1 . Cells were harvested in the late logarithmic phase with an OD 600 of 0.54 and a pH of 6.60 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above complex medium. This cell suspension was then used for inoculation in a co-culture experiment after 240 hours of experiment passage.

Во время эксперимента брали образцы по 5 мл для определения OD600, pH и концентрации продуктов. Последнее определяли с помощью количественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. During the experiment, 5 ml samples were taken to determine OD 600 , pH, and product concentration. The latter was determined by quantitative analysis using 1 H-NMR spectroscopy.

После инокуляции C. ljungdahlii клетки начинали расти и непрерывно продуцировали ацетат до концентрации ~ 3 г/л и этанол до концентрации ~0,5 г/л через 71 часов. В дальнейшей динамике эксперимента ацетат полностью превращался в этанол до концентрации 4,8 г/л через 240 часов. Затем в момент процесса 240 часов C. kluyveri инокулировали в реактор. Поскольку этот организм помимо этанола нуждался в ацетате в качестве субстрата, одновременно с инокуляцией C. kluyveri примерно 3 г/л ацетата (в форме Na-ацетата) анаэробно вводили в реактор. В дальнейшей динамике эксперимента измеряли получение бутирата и гексаноата до концентрации каждого 1,6 г/л. Параллельно с получением с помощью C. kluyveri бутирата и гексаноата C. ljungdahlii превращала бутират в бутанол до максимальной концентрации 690 мг/л бутанола и превращала гексаноат в гексанол до максимальной концентрации 1478 мг/л гексанола.After inoculation of C. ljungdahlii, cells began to grow and continuously produced acetate to a concentration of ~ 3 g / L and ethanol to a concentration of ~ 0.5 g / L after 71 hours. In the further dynamics of the experiment, acetate was completely converted to ethanol to a concentration of 4.8 g / l after 240 hours. Then, at the time of the process, 240 hours C. kluyveri was inoculated into the reactor. Since this organism, in addition to ethanol, needed acetate as a substrate, simultaneously with the inoculation of C. kluyveri, approximately 3 g / l of acetate (in the form of Na-acetate) was anaerobically introduced into the reactor. In the further dynamics of the experiment, the production of butyrate and hexanoate was measured to a concentration of each of 1.6 g / L. In parallel with the production of butyrate and hexanoate with C. kluyveri, C. ljungdahlii converted butyrate to butanol to a maximum concentration of 690 mg / L butanol and converted hexanoate to hexanol to a maximum concentration of 1478 mg / L hexanol.

Figure 00000002
Figure 00000002

Пример 3.Example 3

Получение ацетата и этанола с помощью Clostridium ljungdahlii из синтез-газа без кислорода Obtaining acetate and ethanol using Clostridium ljungdahlii from synthesis gas without oxygen

В этом примере C. ljungdahlii анаэробно культивировали в комплексной среде с синтез-газом, состоящим из H2 и CO2, в отсутствие кислорода для того, чтобы получить ацетат и этанол. Для культуры клеток C. ljungdahlii 2 мл криокультуры культивировали анаэробно в 200 мл среды (среда ATCC1754: pH 6,0; 20 г/л MES; 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,8 г/л NaCl, 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,1 г/л KH2PO4, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O; 0,02 г/л CaCl2 × 2H2O; 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O; 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O; 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O; 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O; 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O; 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O; 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O; 0,2 мг/л Na2SeO4; 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O; 20 мкг/л d-биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 г/л пиридоксин-HCl; 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O; 50 мкг/л рибофлавина; 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотената; 1 мкг/л витамина B12 ; 50 мкг/л п-аминобензоата; 50 мкг/л липоевой кислоты, примерно 67,5 мг/л NaOH) с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и 400 мг/л Na2S x 9 H2O. Культивирование проводили хемолитоавтотрофно в огнестойкой стеклянной бутыли объемом 1 л с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 67% H2, 33% CO2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 150 об./мин. и фумигации 1-3 л/ч в течение 161 ч. Введение газа в среду выполняли с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, установленного в средней части реактора в газовыделительной трубе. Клетки центрифугировали, промывали с 10 мл среды ATCC и снова центрифугировали.In this example, C. ljungdahlii was anaerobically cultured in a complex medium with synthesis gas consisting of H 2 and CO 2 in the absence of oxygen in order to obtain acetate and ethanol. For C. ljungdahlii cell culture, 2 ml of cryoculture was cultured anaerobically in 200 ml of medium (ATCC1754 medium: pH 6.0; 20 g / l MES; 1 g / l yeast extract, 0.8 g / l NaCl, 1 g / l NH 4 Cl, 0.1 g / L KCl, 0.1 g / L KH 2 PO 4 , 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O; 0.02 g / L CaCl 2 × 2H 2 O; 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / l MnSO 4 x H 2 O; 8 mg / l (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O; 2 mg / l CoCl 2 x 6 H 2 O; 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O; 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O; 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 ; 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O; 20 μg / L d-Biotin, 20 μg / L Folic Acid, 100 g / l pyridoxine-HCl; 50 μg / l thiamine-HCl x H 2 O; 50 μg / l riboflavin; 50 μg / l nicotinic acid, 50 μg / l Ca-pantothenate; 1 μg / L Vitamin B12; 50 μg / L p-aminobenzoate; 50 μg / L Lipoic acid, approximately 67.5 mg / L NaOH) with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and 400 mg / L Na 2 S x 9 H 2 O. The cultivation was carried out chemolithoautotrophically in a 1 L fire-resistant glass bottle with a pre-mixed gas mixture consisting of 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 150 rpm. and fumigation of 1-3 l / h for 161 hours. The introduction of gas into the medium was carried out using a filter with a pore size of 10 microns, installed in the middle of the reactor in a gas discharge pipe. Cells were centrifuged, washed with 10 ml of ATCC medium and centrifuged again.

Для прекультуры множество промытых клеток из выращенной культуры C. ljungdahlii переносили в 200 мл среды ATCC с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и выращивали до OD600 0,12. Культивирование проводили в устойчивой к давлению стеклянной бутыли объемом 500 мл с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 67% H2, 33% CO2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 150 об./мин. и аэрацией 3 л/ч в течение 65 ч. Введение газа в среду выполнили с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, который поместили в средней части реакторов. Клетки центрифугировали, промывали с 10 мл производственного буфера (pH 6,2; 0,5 г/л KOH, аэрированного в течение 1 ч предварительно смешанной смесью газов из 67% H2, 33% CO2 при 1 л/ч ), снова промывали и центрифугировали.For preculture, many washed cells from a grown C. ljungdahlii culture were transferred to 200 ml of ATCC medium with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and grown to OD 600 0.12. The cultivation was carried out in a pressure-resistant 500 ml glass bottle with a pre-mixed gas mixture consisting of 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 150 rpm. and aeration of 3 l / h for 65 hours. The gas was introduced into the medium using a filter with a pore size of 10 microns, which was placed in the middle of the reactors. The cells were centrifuged, washed with 10 ml of production buffer (pH 6.2; 0.5 g / l KOH, aerated for 1 h with a pre-mixed mixture of gases from 67% H 2 , 33% CO 2 at 1 l / h), again washed and centrifuged.

Для продуцирующей культуры множество промытых клеток из прекультуры C. ljungdahlii переносили в 200 мл среды ATCC с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и выращивали до OD600 0,2. Культивирование проводили в устойчивой к давлению стеклянной бутыли объемом 500 мл с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 67% H2, 33% CO2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 150 об./мин. и аэрацией 3 л/ч в течение 118 ч. Введение газа в среду выполняли с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, который поместили в средней части реакторов. Когда значение pH опустилось ниже 5,0, добавляли 1 мл раствора 140 г/л KOH. При взятии образцов каждый образец объемом 5 мл удаляли для определения OD600, pH и диапазона продуктов. Определение концентрации продукта выполняли с помощью полуколичественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. В качестве внутреннего количественного стандарта служил триметилсилилпропионат натрия (T (M) SP).For a producing culture, many washed cells from the C. ljungdahlii preculture were transferred to 200 ml of ATCC medium with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and grown to OD 600 0.2. The cultivation was carried out in a pressure-resistant 500 ml glass bottle with a pre-mixed gas mixture consisting of 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 150 rpm. and aeration of 3 l / h for 118 hours. The gas was introduced into the medium using a filter with a pore size of 10 microns, which was placed in the middle of the reactors. When the pH dropped below 5.0, 1 ml of a solution of 140 g / l KOH was added. When taking samples, each 5 ml sample was removed to determine OD 600, pH, and product range. Determination of the concentration of the product was carried out using semi-quantitative analysis using 1H-NMR spectroscopy. Sodium trimethylsilyl propionate (T (M) SP) was used as an internal quantitative standard.

За период культивирования 118 ч плотность клеток в продуцирующей культуре оставалась постоянной, узнаваемой по стандартной OD600 0,2, что соответствует скорости роста μ = 0 ч-1. Концентрация ацетата значительно повышалась за этот период времени с 4 мг/л до 3194 мг/л и концентрация этанола повышалась с 17 мг/л до 108 мг/л.During the cultivation period of 118 h, the cell density in the producing culture remained constant, recognizable by a standard OD 600 of 0.2, which corresponds to a growth rate of μ = 0 h -1 . The concentration of acetate increased significantly over this period of time from 4 mg / L to 3194 mg / L and the concentration of ethanol increased from 17 mg / L to 108 mg / L.

Пример 4.Example 4

Отсутствие продуцирования ацетата и этанола с помощью Clostridium ljungdahlii из синтез-газа, содержащего CO2 и H2 с кислородом Lack of acetate and ethanol production with Clostridium ljungdahlii from synthesis gas containing CO 2 and H 2 with oxygen

C. ljungdahlii культивировали в комплексной среде с синтез-газом и кислородом. C. ljungdahlii первоначально культивировали в присутствии синтез-газа, состоящего из H2 и CO2, в отсутствие кислорода для получения ацетата и этанола. Для культивирования клетки выращивали в устойчивых к давлению стеклянных бутылях, которые можно герметично закрывать с помощью пробки из бутилкаучука. Все этапы, в которых использовали клетки C. ljungdahlii, проводили в анаэробных условиях.C. ljungdahlii was cultured in a complex medium with synthesis gas and oxygen. C. ljungdahlii was initially cultured in the presence of synthesis gas consisting of H 2 and CO 2 in the absence of oxygen to produce acetate and ethanol. For cultivation, cells were grown in pressure-resistant glass bottles, which can be sealed with a butyl rubber stopper. All stages in which C. ljungdahlii cells were used were performed under anaerobic conditions.

Для культуры клеток C. ljungdahlii 2 мл криокультуры культивировали анаэробно в 200 мл среды (среда ATCC1754: pH 6,0; 20 г/л MES; 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,8 г/л NaCl, 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,1 г/л KH2PO4, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O; 0,02 г/л CaCl2 × 2H2O; 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O; 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O; 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O; 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O; 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O; 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O; 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O; 0,2 мг/л Na2SeO4; 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O; 20 мкг/л d-биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 г/л пиридоксин-HCl; 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O; 50 мкг/л рибофлавина; 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотената; 1 мкг/л витамина B12 ; 50 мкг/л п-аминобензоата; 50 мкг/л липоевой кислоты, примерно 67,5 мг/л NaOH) с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и 400 мг/л Na2S x 9 H2O. Культивирование проводили хемолитоавтотрофно в огнестойкой стеклянной бутыли объемом 1 л с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 67% H2, 33% CO2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 150 об./мин. и фумигации 1-3 л/ч в течение 161 ч. Введение газа в среду выполняли с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, установленного в средней части реактора в газовыделительной трубе. Клетки центрифугировали, промывали с 10 мл среды ATCC и снова центрифугировали.For C. ljungdahlii cell culture, 2 ml of cryoculture was cultured anaerobically in 200 ml of medium (ATCC1754 medium: pH 6.0; 20 g / l MES; 1 g / l yeast extract, 0.8 g / l NaCl, 1 g / l NH 4 Cl, 0.1 g / L KCl, 0.1 g / L KH 2 PO 4 , 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O; 0.02 g / L CaCl 2 × 2H 2 O; 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / l MnSO 4 x H 2 O; 8 mg / l (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O; 2 mg / l CoCl 2 x 6 H 2 O; 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O; 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O; 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 ; 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O; 20 μg / L d-Biotin, 20 μg / L Folic Acid, 100 g / l pyridoxine-HCl; 50 μg / l thiamine-HCl x H 2 O; 50 μg / l riboflavin; 50 μg / l nicotinic acid, 50 μg / l Ca-pantothenate; 1 μg / L Vitamin B12; 50 μg / L p-aminobenzoate; 50 μg / L Lipoic acid, approximately 67.5 mg / L NaOH) with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and 400 mg / L Na 2 S x 9 H 2 O. The cultivation was carried out chemolithoautotrophically in a 1 L fire-resistant glass bottle with a pre-mixed gas mixture consisting of 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 150 rpm. and fumigation of 1-3 l / h for 161 hours. The introduction of gas into the medium was carried out using a filter with a pore size of 10 microns, installed in the middle of the reactor in a gas discharge pipe. Cells were centrifuged, washed with 10 ml of ATCC medium and centrifuged again.

Для прекультуры множество промытых клеток из выращенной культуры C. ljungdahlii переносили в 200 мл среды ATCC с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и выращивали до OD600 0,12. Культивирование проводили в устойчивой к давлению стеклянной бутыли объемом 500 мл с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 67% H2, 33% CO2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 150 об./мин. и с аэрацией 3 л/ч в течение 24 ч. Впоследствии смесь газов заменяли на смесь с композицией из 66,85% H2, 33% CO2 и 0,15% O2 и клетки дополнительно газировали в течение 67 ч при 3 л/ч. Ввод газа в среду осуществляли с помощью газирующей фритты с размером пор 10 микрон, которую поместили в средней части реакторов на барботер. Клетки центрифугировали, промывали с 10 мл среды ATCC и снова центрифугировали. Ввод газа в среду осуществили с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, который поместили в средней части реакторов. Клетки центрифугировали, промывали с 10 мл среды ATCC и снова центрифугировали.For preculture, many washed cells from a grown C. ljungdahlii culture were transferred to 200 ml of ATCC medium with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and grown to OD 600 0.12. The cultivation was carried out in a pressure-resistant 500 ml glass bottle with a pre-mixed gas mixture consisting of 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 150 rpm. and with aeration of 3 l / h for 24 hours. Subsequently, the gas mixture was replaced by a mixture with a composition of 66.85% H 2 , 33% CO 2 and 0.15% O 2 and the cells were additionally aerated for 67 h at 3 l / h The gas was introduced into the medium using a carbonating frit with a pore size of 10 microns, which was placed in the middle of the reactors on a bubbler. Cells were centrifuged, washed with 10 ml of ATCC medium and centrifuged again. The gas was introduced into the medium using a filter with a pore size of 10 microns, which was placed in the middle of the reactors. Cells were centrifuged, washed with 10 ml of ATCC medium and centrifuged again.

Для продуцирующей культуры множество промытых клеток из прекультуры C. ljungdahlii переносили в 200 мл среды ATCC с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и выращивали до OD600 0,1. Культивирование проводили в устойчивой к давлению стеклянной бутыли объемом 500 мл с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 66,85% H2, 33% CO2 и 0,15% O2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 150 об/мин и с аэрацией 3 л/ч в течение 113 ч. Ввод газа в среду проводили с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, который поместили в средней части реакторов. При взятии образцов каждый образец объемом 5 мл удаляли для определения OD600, pH и диапазона продуктов. Определение концентрации продукта выполняли с помощью полуколичественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. В качестве внутреннего количественного стандарта служил триметилсилилпропионат натрия (T (M) SP).For a producing culture, many washed cells from the C. ljungdahlii preculture were transferred to 200 ml of ATCC medium with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and grown to OD 600 0.1. The cultivation was carried out in a pressure-resistant 500 ml glass bottle with a pre-mixed mixture of gases consisting of 66.85% H 2 , 33% CO 2 and 0.15% O 2 , in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 150 rpm and with aeration of 3 l / h for 113 hours. The gas was introduced into the medium using a filter with a pore size of 10 microns, which was placed in the middle of the reactors. When taking samples, each 5 ml sample was removed to determine OD 600, pH, and product range. Determination of the concentration of the product was carried out using semi-quantitative analysis using 1H-NMR spectroscopy. Sodium trimethylsilyl propionate (T (M) SP) was used as an internal quantitative standard.

За период с 89 ч по 113 ч не показано распознаваемого роста клеток. OD600 остановилась на 0,29, что соответствует скорости роста μ = 0 ч-1. Концентрация ацетата слегка повышалась за это время с 89,4 мг/л до 86,9 мг/л и концентрация этанола снижалась с 16,2 мг/л до 11,9 мг/л. For the period from 89 h to 113 h, no recognizable cell growth was shown. OD 600 stopped at 0.29, which corresponds to a growth rate of μ = 0 h -1 . The acetate concentration slightly increased during this time from 89.4 mg / L to 86.9 mg / L and the ethanol concentration decreased from 16.2 mg / L to 11.9 mg / L.

Пример 5. Example 5

Культивирование Clostridium ljungdahlii в логарифмической фазе в присутствии синтез-газа, содержащего CO2 и кислородCultivation of Clostridium ljungdahlii in the logarithmic phase in the presence of synthesis gas containing CO 2 and oxygen

C. ljungdahlii питались H2 и CO2 из проникающей газовой фазы и образовывали ацетат и этанол. Для культивирования применяли устойчивую к давлению стеклянную бутыль, которую можно герметично закрывать с помощью пробки из бутилкаучука. Все этапы культивирования, в которых использовали клетки C. ljungdahlii, проводили в анаэробных условиях.C. ljungdahlii fed on H 2 and CO 2 from the penetrating gas phase and formed acetate and ethanol. For cultivation, a pressure-resistant glass bottle was used, which can be sealed using a butyl rubber stopper. All cultivation steps in which C. ljungdahlii cells were used were performed under anaerobic conditions.

Для культуры клеток C. ljungdahlii 5 мл криокультуры культивировали анаэробно в 500 мл среды (среда ATCC1754: pH 6,0; 20 г/л MES; 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,8 г/л NaCl, 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,1 г/л KH2PO4, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O; 0,02 г/л CaCl2 × 2H2O; 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O; 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O; 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O; 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O; 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O; 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O; 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O; 0,2 мг/л Na2SeO4; 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O; 20 мкг/л d-биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 г/л пиридоксин-HCl; 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O; 50 мкг/л рибофлавина; 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотената; 1 мкг/л витамина B12 ; 50 мкг/л п-аминобензоата; 50 мкг/л липоевой кислоты, примерно 67,5 мг/л NaOH) с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и 400 мг/л Na2S x 9 H2O. Культивирование проводили хемолитоавтотрофно в огнестойкой стеклянной бутыли объемом 1 л с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 67% H2, 33% CO2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 100 об./мин. и фумигации 3 л/ч в течение 72 ч. Введение газа в среду выполняли с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, установленного в средней части реактора в газовыделительной трубе. Клетки центрифугировали, промывали с 10 мл среды ATCC и снова центрифугировали.For C. ljungdahlii cell culture, 5 ml of cryoculture was cultured anaerobically in 500 ml of medium (ATCC1754 medium: pH 6.0; 20 g / l MES; 1 g / l yeast extract, 0.8 g / l NaCl, 1 g / l NH 4 Cl, 0.1 g / L KCl, 0.1 g / L KH 2 PO4, 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O; 0.02 g / L CaCl 2 × 2H 2 O; 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / l MnSO 4 x H 2 O; 8 mg / l (NH 4 ) 2Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O; 2 mg / l CoCl 2 x 6 H 2 O; 2 mg / l ZnSO 4 x 7 H 2 O; 0.2 mg / l CuCl 2 x 2 H 2 O; 0.2 mg / l Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O; 0.2 mg / l NiCl 2 x 6 H 2 O; 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 ; 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O; 20 μg / L d-Biotin, 20 μg / L Folic Acid, 100 g / L pyridoxine-HCl; 50 μg / L thiamine-HCl x H2O; 50 μg / L riboflavin; 50 μg / L nicotinic acid, 50 μg / L Ca pantothenate; 1 μg / L vitamin B12; 50 μg / L p-aminobenzoate; 50 μg / L lipoic acid, approximately 67.5 mg / L NaOH) with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and 400 mg / L Na 2 S x 9 H 2 O. The cultivation was carried out chemolithoautotrophically in a 1 liter fire-resistant glass bottle with a pre-mixed gas mixture consisting of 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 100 rpm. and fumigation of 3 l / h for 72 hours. The gas was introduced into the medium using a filter with a pore size of 10 microns installed in the middle of the reactor in a gas discharge pipe. Cells were centrifuged, washed with 10 ml of ATCC medium and centrifuged again.

Для основной культуры множество промытых клеток из выращенной культуры C. ljungdahlii переносили в 500 мл среды ATCC с приблизительно 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и выращивали до OD600 0,1. Культивирование проводили в устойчивой к давлению стеклянной бутыли объемом 1 л с предварительно смешанной смесью газов, состоящей из 66,85% H2, 33% CO2, 0,15% O2, во встряхивателе на открытой водяной бане при 37°C, 150 об./мин. и с аэрацией 1 л/ч в течение 45 ч. Ввод газа в среду осуществляли с помощью фильтра с размером пор 10 микрон, который поместили в средней части реакторов. При взятии образцов каждый образец объемом 5 мл удаляли для определения OD600нм, pH и диапазона продуктов. Определение концентрации продукта выполняли с помощью полуколичественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. В качестве внутреннего количественного стандарта служил триметилсилилпропионат натрия (T (M) SP).For the main culture, many washed cells from the grown C. ljungdahlii culture were transferred to 500 ml ATCC medium with approximately 400 mg / L L-cysteine hydrochloride and grown to OD 600 0.1. The cultivation was carried out in a pressure-resistant 1 liter glass bottle with a pre-mixed gas mixture consisting of 66.85% H 2 , 33% CO 2 , 0.15% O 2 , in a shaker in an open water bath at 37 ° C, 150 rpm and with aeration of 1 l / h for 45 hours. The gas was introduced into the medium using a filter with a pore size of 10 microns, which was placed in the middle of the reactors. When taking samples, each 5 ml sample was removed to determine OD 600nm , pH and product range. Determination of the concentration of the product was carried out using semi-quantitative analysis using 1H-NMR spectroscopy. Sodium trimethylsilyl propionate (T (M) SP) was used as an internal quantitative standard.

Показан значительный рост клеток в течение периода культивирования, о чем свидетельствовало увеличение OD600нм с 0,10 до 0,54, что соответствовало скорости роста μ = 0,037 ч -1. Концентрация ацетата повышалась за этот период времени с 9,6 мг/л до 3304 мг/л и концентрация этанола повышалась с 2,2 мг/л до 399 мг/л. Significant cell growth was shown during the cultivation period, as evidenced by an increase in OD 600nm from 0.10 to 0.54, which corresponded to a growth rate of μ = 0.037 h -1 . The acetate concentration increased over this period of time from 9.6 mg / L to 3304 mg / L and the concentration of ethanol increased from 2.2 mg / L to 399 mg / L.

Пример 6.Example 6

Культивирование Clostridium ljungdahlii в логарифмической фазе в присутствии синтез-газа, содержащего CO и кислород (65% CO)Cultivation of Clostridium ljungdahlii in the logarithmic phase in the presence of synthesis gas containing CO and oxygen (65% CO)

C. ljungdahlii автотрофно культивировали в комплексной среде с синтез-газом, состоящим из СО, H2 и CO2, в присутствии кислорода, для получения ацетата и этанола. C. ljungdahlii was autotrophically cultured in a complex medium with a synthesis gas consisting of CO, H 2 and CO 2 , in the presence of oxygen, to produce acetate and ethanol.

Использовали комплексную среду, состоящую из 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,8 г/л NaCl, 0,1 г/л KH2PO4, 20 мг/л CaCl2 x 2 H2O, 20 г/л MES, 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,4 г/л L-цистеин-HCl, 0,4 г/л Na2S x 9 H2O, 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O, 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O, 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O, 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O, 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O, 0,2 мг/л Na2SeO4, 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O, 20 мкг/л биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 мкг/л пиридоксин-HCl, 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O, 50 мкг/л рибофлавина, 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 1 мкг/л витамина B12, 50 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 50 мкг/л липоевой кислоты.A complex medium was used consisting of 1 g / L NH 4 Cl, 0.1 g / L KCl, 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.8 g / L NaCl, 0.1 g / L KH 2 PO 4 , 20 mg / l CaCl 2 x 2 H 2 O, 20 g / l MES, 1 g / l yeast extract, 0.4 g / l L-cysteine-HCl, 0.4 g / l Na 2 S x 9 H 2 O, 20 mg / L nitrilotriacetic acid, 10 mg / L MnSO 4 x H 2 O, 8 mg / L (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O, 2 mg / L CoCl 2 x 6 H 2 O, 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O, 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 , 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 20 μg / L Biotin, 20 μg / L of folic acid, 100 μg / L of pyridoxine-HCl, 50 μg / L of thiamine-HCl x H 2 O, 50 μg / L of riboflavin, 50 μg / L of nicotinic acid, 50 μg / L of Ca-pantothenic acid, 1 μg / L vitamin on B 12 , 50 μg / l p-aminobenzoic acid, 50 μg / l lipoic acid.

Автотрофное культивирование проводили в 500 мл среды в бутылях для сыворотки объемом 1 л, которые непрерывно газировали синтез-газом, состоящим из 65% CO, 4% H2 и 15% CO2 со скоростью 3,6 л/ч. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 120 мин-1. Значение pH не контролировали. Autotrophic cultivation was carried out in 500 ml of medium in 1 L serum bottles, which were continuously gassed with synthesis gas consisting of 65% CO, 4% H 2 and 15% CO 2 at a rate of 3.6 l / h. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The serum bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 120 min −1 . The pH value was not controlled.

В начале эксперимента C. ljungdahlii инокулировали с OD600 0,1 автотрофно выращенными на H2/CO2 клетками. Таким образом, C. ljungdahlii выращивали в комплексной среде при непрерывном газировании синтез-газом, состоящим из 67% H2 и 33% CO2 со скоростью 3 л/ч в бутылях для сыворотки объемом 1 л с 500 мл комплексной среды. Описанную выше среду также использовали для данного культивирования. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 150 мин-1. Клетки собирали в логарифмической фазе с OD600 0,49 и pH 5,03 путем анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной среды. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по культивированию. Концентрацию газовой фазы монооксида углерода измеряли путем сбора образцов газовой фазы и автономного анализа с помощью газового хроматографа GC 6890N от Agilent Technologies Inc. с детектором по теплопроводности Концентрацию газовой фазы кислорода измеряли с помощью погружного зонда для следовых количеств кислорода от PreSens Precision Sensing GmbH. Концентрацию кислорода измеряли с помощью тушения флуоресценции, где степень тушения коррелирует с парциальным давлением кислорода в газовой фазе. Измерения кислорода указывали концентрацию 0,1 об.% O2 в используемом синтез-газе. At the beginning of the experiment, C. ljungdahlii was inoculated with OD 600 0.1 autotrophically grown on H 2 / CO 2 cells. Thus, C. ljungdahlii was grown in a complex medium under continuous aeration with synthesis gas consisting of 67% H 2 and 33% CO 2 at a rate of 3 L / h in 1 liter serum bottles with 500 ml of complex medium. The above medium was also used for this cultivation. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The whey bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 150 min −1 . Cells were harvested in a logarithmic phase with OD 600 0.49 and pH 5.03 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above medium. This cell suspension was then used for inoculation in a culture experiment. Carbon monoxide gas phase concentration was measured by gas phase sampling and autonomous analysis using a GC 6890N gas chromatograph from Agilent Technologies Inc. with a thermal conductivity detector The concentration of the oxygen gas phase was measured using an immersion probe for trace amounts of oxygen from PreSens Precision Sensing GmbH. The oxygen concentration was measured using quenching of fluorescence, where the degree of quenching is correlated with the partial pressure of oxygen in the gas phase. Oxygen measurements indicated a concentration of 0.1 vol.% O 2 in the synthesis gas used.

Во время эксперимента брали образцы по 5 мл для определения OD600, pH и концентрации продуктов. Последнее определяли с помощью количественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. During the experiment, 5 ml samples were taken to determine OD 600 , pH, and product concentration. The latter was determined by quantitative analysis using 1 H-NMR spectroscopy.

После инокуляции C. ljungdahlii клетки начинали расти со скоростью роста µ = 0,062 ч-1 и непрерывно продуцировали ацетат до концентрации 6,2 г/л через 94,5 часа. Одновременно с продуцированием ацетата получали этанол с более низкой скоростью по сравнению с получением ацетата до концентрации 1 г/л через 94,5 часа. After inoculation of C. ljungdahlii, cells began to grow at a growth rate of μ = 0.062 h -1 and acetate was continuously produced to a concentration of 6.2 g / l after 94.5 hours. Simultaneously with the production of acetate, ethanol was obtained at a lower rate compared to the production of acetate to a concentration of 1 g / l after 94.5 hours.

       Применение метода ЯМР-анализаApplication of NMR analysis Время процесса, чProcess time, h pHpH OD600OD600 Ацетат,
мг/л
Acetate,
mg / l
Этанол,
мг/л
Ethanol
mg / l
0,00,0 6,156.15 0,100.10 1818 н.о.but. 18,018.0 5,975.97 0,690.69 973973 9797 42,542.5 5,205.20 1,501,50     66,066.0 4,674.67 1,951.95 53685368 966966 94,594.5 4,544,54 1,771.77 61876187 10701070

Таблица 3. Результаты Примера 6 (н.о. = не обнаружено)Table 3. The results of Example 6 (n.o. = not detected)

Пример 7.Example 7

Рост и получение ацетата у Clostridium ljungdahlii на синтез-газе с кислородомGrowth and acetate production in Clostridium ljungdahlii on synthesis gas with oxygen

Для биотрансформации водорода и диоксида углерода в уксусную кислоту культивировали гомоацетогенную бактерию Clostridium ljungdahlii на синтез-газе с кислородом. Все этапы культивирования проводили в анаэробных условиях в устойчивых к давлению стеклянных бутылях, которые можно герметично закрыть пробкой из бутилкаучука.For biotransformation of hydrogen and carbon dioxide into acetic acid, the homoacetogenic bacterium Clostridium ljungdahlii was cultivated on synthesis gas with oxygen. All stages of cultivation were carried out under anaerobic conditions in pressure-resistant glass bottles, which can be hermetically sealed with a butyl rubber stopper.

Для прекультуры в 500 мл среды (ATCC1754-среда: pH = 6,0; 20 г/л MES; 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,8 г/л NaCl; 1 г/л NH4Cl; 0,1 г/л KCl; 0,1 г/л KH2PO4; 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O; 0,02 г/л CaCl2 x 2 H2O; 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O; 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O; 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O; 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O; 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O; 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O; 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O; 0,2 мг/л Na2SeO4; 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O; 20 мкг/л d-биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 мкг/л пиридоксин-HCl; 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O; 50 мкг/л рибофлавина; 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотената; 1 мкг/л витамина B12; 50 мкг/л п-аминобензоата; 50 мкг/л липоевой кислоты, примерно 67,5 мг/л NaOH) с дополнительными 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и 400 мг/л Na2S x 9 H2O инокулировали 5 мл замороженного исходного криоштамма C. ljungdahlii. Хемолитоавтотрофное культивирование проводили в устойчивой к давлению стеклянной бутыли объемом 1 л при 37°C, 100 об./мин. и скорости вентиляции 3 л/ч предварительно смешанным газом с 67% H2, 33% CO2 во встряхивателе на открытой водяной бане в течение 72 ч. Газ высвобождали в среду через барботер с размером пор 10 мкм, который был установлен в центральной части реакторов. Культивирование проводили без контроля значения pH. For preculture in 500 ml of medium (ATCC1754-medium: pH = 6.0; 20 g / l MES; 1 g / l yeast extract, 0.8 g / l NaCl; 1 g / l NH 4 Cl; 0.1 g / l KCl; 0.1 g / l KH 2 PO4; 0.2 g / l MgSO 4 x 7 H 2 O; 0.02 g / l CaCl 2 x 2 H 2 O; 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / L MnSO 4 x H 2 O; 8 mg / L (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O; 2 mg / L CoCl 2 x 6 H 2 O; 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O; 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O; 0 , 2 mg / L Na 2 SeO 4 ; 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O; 20 μg / L d-Biotin, 20 μg / L Folic Acid, 100 μg / L Pyridoxine-HCl; 50 μg / L thiamine-HCl x H 2 O; 50 μg / L riboflavin; 50 μg / L nicotinic acid, 50 μg / L Ca-pantothenate; 1 μg / L Vitamin B 12 ; 50 μg / L p-aminobenzoate; 50 μg / l lip Eve acid, about 67.5 mg / l NaOH) with additional 400 mg / l L-cysteine hydrochloride and 400 mg / l Na 2 S x 9 H 2 O was inoculated with 5 ml of frozen raw krioshtamma C. ljungdahlii. Chemolithoautotrophic cultivation was carried out in a pressure-resistant 1 liter glass bottle at 37 ° C, 100 rpm. and a ventilation rate of 3 l / h with pre-mixed gas with 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath for 72 hours. The gas was released into the medium through a bubbler with a pore size of 10 μm, which was installed in the central part of the reactors . Cultivation was carried out without pH control.

После предварительного культивирования суспензию клеток центрифугировали (10 мин, 4200 об./мин.) и осадок промывали с 10 мл среды и снова центрифугировали. Для основной культуры необходимое количество промытых клеток из прекультуры, для OD600нм 0,1, переносили в 200 мл среды с дополнительными 400 мг/л L-цистеингидрохлорида. Хемолитоавтотрофное культивирование проводили в устойчивых к давлению стеклянных бутылях объемом 250 мл при 37°C, 150 об./мин. и скорости вентиляции 1 л/ч предварительно смешанным газом с 65% H2, 33% CO2, 2%O2 во встряхивателе на открытой водяной бане в течение 47 ч. Газ высвобождали в среду через барботер с размером пор 10 мкм, который был установлен в центральной части реакторов. Культивирование проводили без контроля значения pH. Во время культивирования несколько образцов по 5 мл брали для определения OD600нм, рН и образования продукта. Определение концентрации продуктов выполняли с помощью полуколичественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. В качестве внутреннего количественного стандарта использовали триметилсилилпропионат натрия (T (M) SP). Также растворенный кислород в культивационной среде измеряли в режиме реального времени с помощью кислородных погружных зондов (PSt6 с Oxy4Trace, Presens, Германия).After preliminary cultivation, the cell suspension was centrifuged (10 min, 4200 rpm) and the pellet was washed with 10 ml of medium and centrifuged again. For the main culture, the required number of washed cells from the preculture, for OD 600 nm 0.1, was transferred to 200 ml of medium with an additional 400 mg / L of L-cysteine hydrochloride. Chemolithoautotrophic cultivation was carried out in pressure-resistant glass bottles with a volume of 250 ml at 37 ° C, 150 rpm. and a ventilation rate of 1 l / h with pre-mixed gas with 65% H 2 , 33% CO 2 , 2% O 2 in a shaker in an open water bath for 47 hours. The gas was released into the medium through a bubbler with a pore size of 10 μm, which was installed in the central part of the reactors. Cultivation was carried out without pH control. During cultivation, several 5 ml samples were taken to determine OD 600nm , pH and product formation. Determination of the concentration of the products was carried out using semi-quantitative analysis using 1H-NMR spectroscopy. Sodium trimethylsilyl propionate (T (M) SP) was used as an internal quantitative standard. Dissolved oxygen in the cultivation medium was also measured in real time using oxygen immersion probes (PSt6 with Oxy4Trace, Presens, Germany).

Во время периода культивирования клеточный рост наблюдали по увеличению OD600нм с 0,11 до 0,32, которое коррелировало со скоростью роста µ = 0,022 ч -1. Концентрация ацетата увеличивалась с 8 мг/л до 91 мг/л, увеличение концентрации этанола не наблюдалось. За период культивирования концентрация растворенного кислорода варьировала от 0,06 до 0,15 мг/л. During the cultivation period, cell growth was observed by increasing OD 600 nm from 0.11 to 0.32, which correlated with a growth rate of µ = 0.022 h -1 . The concentration of acetate increased from 8 mg / L to 91 mg / L; no increase in ethanol concentration was observed. During the cultivation period, the concentration of dissolved oxygen ranged from 0.06 to 0.15 mg / L.

В аналогичной технической обстановке с теми же параметрами (композиция среды, объем, бутыль, газ, скорость вентиляции, температура, частота встряхивания), но без клеток в среде измеряли концентрацию растворенного кислорода 0,50 мг/л.In a similar technical setting with the same parameters (medium composition, volume, bottle, gas, ventilation rate, temperature, frequency of shaking), but without cells in the medium, the concentration of dissolved oxygen 0.50 mg / L was measured.

Пример 8.Example 8

Рост и продуцирование ацетата у Clostridium ljungdahlii на синтез-газе с кислородомThe growth and production of acetate in Clostridium ljungdahlii on synthesis gas with oxygen

Для биотрансформации водорода и диоксида углерода в уксусную кислоту культивировали гомоацетогенную бактерию Clostridium ljungdahlii на синтез-газе с кислородом. Все этапы культивирования проводили в анаэробных условиях в устойчивых к давлению стеклянных бутылях, которые можно герметично закрыть пробкой из бутилкаучука.For biotransformation of hydrogen and carbon dioxide into acetic acid, the homoacetogenic bacterium Clostridium ljungdahlii was cultivated on synthesis gas with oxygen. All stages of cultivation were carried out under anaerobic conditions in pressure-resistant glass bottles, which can be hermetically sealed with a butyl rubber stopper.

Для прекультуры в 500 мл среды (ATCC1754-среда: pH = 6,0; 20 г/л MES; 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,8 г/л NaCl; 1 г/л NH4Cl; 0,1 г/л KCl; 0,1 г/л KH2PO4; 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O; 0,02 г/л CaCl2 x 2 H2O; 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O; 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O; 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O; 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O; 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O; 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O; 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O; 0,2 мг/л Na2SeO4; 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O; 20 мкг/л d-биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 мкг/л пиридоксин-HCl; 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O; 50 мкг/л рибофлавина; 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотената; 1 мкг/л витамина B12; 50 мкг/л п-аминобензоата; 50 мкг/л липоевой кислоты, примерно 67,5 мг/л NaOH) с дополнительными 400 мг/л L-цистеингидрохлорида и 400 мг/л Na2S x 9 H2O инокулировали 5 мл замороженного исходного криоштамма C. ljungdahlii. Хемолитоавтотрофное культивирование проводили в устойчивой к давлению стеклянной бутыли объемом 1 л при 37°C, 100 об./мин. и скорости вентиляции 3 л/ч предварительно смешанным газом с 67% H2, 33% CO2 во встряхивателе на открытой водяной бане в течение 72 ч. Газ высвобождали в среду через барботер с размером пор 10 мкм, который был установлен в центральной части реакторов. Культивирование проводили без контроля значения pH. For preculture in 500 ml of medium (ATCC1754-medium: pH = 6.0; 20 g / l MES; 1 g / l yeast extract, 0.8 g / l NaCl; 1 g / l NH 4 Cl; 0.1 g / l KCl; 0.1 g / l KH 2 PO4; 0.2 g / l MgSO 4 x 7 H 2 O; 0.02 g / l CaCl 2 x 2 H 2 O; 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / L MnSO 4 x H 2 O; 8 mg / L (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O; 2 mg / L CoCl 2 x 6 H 2 O; 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O; 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O; 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O; 0 , 2 mg / L Na 2 SeO 4 ; 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O; 20 μg / L d-Biotin, 20 μg / L Folic Acid, 100 μg / L Pyridoxine-HCl; 50 μg / L thiamine-HCl x H 2 O; 50 μg / L riboflavin; 50 μg / L nicotinic acid, 50 μg / L Ca-pantothenate; 1 μg / L Vitamin B 12 ; 50 μg / L p-aminobenzoate; 50 μg / l lip Eve acid, about 67.5 mg / l NaOH) with additional 400 mg / l L-cysteine hydrochloride and 400 mg / l Na 2 S x 9 H 2 O was inoculated with 5 ml of frozen raw krioshtamma C. ljungdahlii. Chemolithoautotrophic cultivation was carried out in a pressure-resistant 1 liter glass bottle at 37 ° C, 100 rpm. and a ventilation rate of 3 l / h with pre-mixed gas with 67% H 2 , 33% CO 2 in a shaker in an open water bath for 72 hours. The gas was released into the medium through a bubbler with a pore size of 10 μm, which was installed in the central part of the reactors . Cultivation was carried out without pH control.

После предварительного культивирования суспензию клеток центрифугировали (10 мин, 4200 об./мин.) и осадок промывали с 10 мл среды и снова центрифугировали. Для основной культуры необходимое количество промытых клеток из прекультуры, для OD600нм 0,1, переносили в 200 мл среды с дополнительными 400 мг/л L-цистеингидрохлорида. Хемолитоавтотрофное культивирование проводили в устойчивых к давлению стеклянных бутылях объемом 250 мл при 37°C, 150 об./мин. и скорости вентиляции 1 л/ч предварительно смешанным газом с 66,85% H2, 33% CO2, 0,15%O2 во встряхивателе на открытой водяной бане в течение 47 ч. Газ высвобождали в среду через барботер с размером пор 10 мкм, который был установлен в центральной части реакторов. Культивирование проводили без контроля значения pH. Во время культивирования несколько образцов по 5 мл взяли для определения OD600нм, рН и образования продукта. Определение концентрации продуктов выполняли с помощью полуколичественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. В качестве внутреннего количественного стандарта использовали триметилсилилпропионат натрия (T (M) SP). Также растворенный кислород в культивационной среде измеряли в режиме реального времени с помощью кислородных погружных зондов (PSt6 с Oxy4Trace, Presens, Германия).After preliminary cultivation, the cell suspension was centrifuged (10 min, 4200 rpm) and the pellet was washed with 10 ml of medium and centrifuged again. For the main culture, the required number of washed cells from the preculture, for OD 600 nm 0.1, was transferred to 200 ml of medium with an additional 400 mg / L of L-cysteine hydrochloride. Chemolithoautotrophic cultivation was carried out in pressure-resistant glass bottles with a volume of 250 ml at 37 ° C, 150 rpm. and a ventilation rate of 1 l / h with pre-mixed gas with 66.85% H 2 , 33% CO 2 , 0.15% O 2 in a shaker in an open water bath for 47 hours. The gas was released into the medium through a bubbler with a pore size of 10 microns, which was installed in the central part of the reactors. Cultivation was carried out without pH control. During cultivation, several 5 ml samples were taken to determine OD 600 nm , pH, and product formation. Determination of the concentration of the products was carried out using semi-quantitative analysis using 1H-NMR spectroscopy. Sodium trimethylsilyl propionate (T (M) SP) was used as an internal quantitative standard. Dissolved oxygen in the cultivation medium was also measured in real time using oxygen immersion probes (PSt6 with Oxy4Trace, Presens, Germany).

Во время периода культивирования клеточный рост наблюдали по увеличению OD600нм с 0,10 до 0,45, которое коррелировало со скоростью роста µ = 0,032 ч -1. Концентрация ацетата повышалась с 7 мг/л до 2347 мг/л и концентрация этанола повышалась с 2 мг/л до 319 мг/л. За весь период культивирования концентрация растворенного кислорода составила 0,00 мг/л. During the cultivation period, cell growth was observed by increasing the OD 600 nm from 0.10 to 0.45, which correlated with a growth rate of µ = 0.032 h -1 . The acetate concentration increased from 7 mg / L to 2347 mg / L and the ethanol concentration increased from 2 mg / L to 319 mg / L. Over the entire cultivation period, the concentration of dissolved oxygen was 0.00 mg / L.

В аналогичной технической обстановке с теми же параметрами (композиция среды, объем, бутыль, газ, скорость вентиляции, температура, частота встряхивания), но без клеток в среде измеряли концентрацию растворенного кислорода 0,03 мг/л.In a similar technical setting with the same parameters (medium composition, volume, bottle, gas, ventilation rate, temperature, frequency of shaking), but without cells in the medium, the concentration of dissolved oxygen of 0.03 mg / L was measured.

Пример 9.Example 9

Совместное культивирование Clostridium ljungdahlii и Clostridium kluyveri в комплексной среде с CO-содержащим газом (7 % CO)Co-cultivation of Clostridium ljungdahlii and Clostridium kluyveri in a complex medium with CO-containing gas (7% CO)

C. ljungdahlii в качестве первого организма автотрофно культивировали в комплексной среде для получения ацетата и этанола. Затем через заданное время C. kluyveri в качестве второго организма инокулировали в тот же реактор для превращения ацетата и этанола в бутират и гексаноат. Затем в дальнейшем C. ljungdahlii превращал бутират в бутанол и гексаноат в гексанол. C. ljungdahlii as the first organism was autotrophically cultured in a complex medium to produce acetate and ethanol. Then, after a predetermined time, C. kluyveri as a second organism was inoculated into the same reactor to convert acetate and ethanol to butyrate and hexanoate. Subsequently, C. ljungdahlii subsequently converted butyrate to butanol and hexanoate to hexanol.

Использовали комплексную среду для совместного культивирования обоих микроорганизмов, состоящую из 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,8 г/л NaCl, 0,1 г/л KH2PO4, 20 мг/л CaCl2 x 2 H2O, 20 г/л MES, 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,4 г/л L-цистеин-HCl, 0,4 г/л Na2S x 9 H2O, 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O, 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O, 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O, 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O, 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O, 0,2 мг/л Na2SeO4, 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O, 20 мкг/л биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 мкг/л пиридоксин-HCl, 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O, 50 мкг/л рибофлавина, 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 1 мкг/л витамина B12, 50 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 50 мкг/л липоевой кислоты. Used a complex medium for the joint cultivation of both microorganisms, consisting of 1 g / l NH 4 Cl, 0.1 g / l KCl, 0.2 g / l MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.8 g / l NaCl, 0 , 1 g / l KH 2 PO 4 , 20 mg / l CaCl 2 x 2 H 2 O, 20 g / l MES, 1 g / l yeast extract, 0.4 g / l L-cysteine-HCl, 0.4 g / l Na 2 S x 9 H 2 O, 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / l MnSO 4 x H 2 O, 8 mg / l (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O , 2 mg / L CoCl 2 x 6 H 2 O, 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O, 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 , 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 20 μg / L biotin, 20 g / l of folic acid, 100 micrograms / l pyridoxine-HCl, 50 mg / l thiamine-HCl x H 2 O, 50 g / l of riboflavin, 50 g / l nicotine oh acid 50 g / L Ca-pantothenic acid, 1 mg / l of vitamin B 12, 50 mcg / l p-aminobenzoic acid, 50 g / l lipoic acid.

Автотрофное культивирование выполняли в 500 мл комплексной среды в бутыли для сыворотки объемом 1 л, которую непрерывно газировали синтез-газом, состоящим из 63 % H2, 7 % CO2 и 2 % CO, при скорости ~3,6 л/ч (≥0,5 ppm кислорода). Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 120 мин-1. Значение pH во время этого эксперимента не контролировали.Autotrophic cultivation was performed in 500 ml of complex medium in a 1 L serum bottle, which was continuously gassed with synthesis gas consisting of 63% H 2 , 7% CO 2 and 2% CO, at a rate of ~ 3.6 l / h (≥ 0.5 ppm oxygen). Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The serum bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 120 min −1 . The pH value was not controlled during this experiment.

В начале эксперимента C. ljungdahlii инокулировали с OD600 0,1 автотрофно выращенными клетками. Таким образом, C. ljungdahlii выращивали в описанной выше комплексной среде при непрерывном газировании синтез-газом, состоящим из 67% H2 и 33% CO2 со скоростью 3 л/ч в бутылях для сыворотки объемом 1 л с 500 мл комплексной среды. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 150 мин-1. Клетки собирали в стационарной фазе с OD600 0,89 и pH 4,52 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной комплексной среды. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по совместному культивированию.At the beginning of the experiment, C. ljungdahlii was inoculated with OD 600 of 0.1 autotrophically grown cells. Thus, C. ljungdahlii was grown in the complex medium described above under continuous aeration with synthesis gas consisting of 67% H 2 and 33% CO 2 at a rate of 3 l / h in 1 liter serum bottles with 500 ml of complex medium. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The whey bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 150 min −1 . Cells were harvested in a stationary phase with OD 600 0.89 and pH 4.52 using anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above complex medium. This cell suspension was then used for inoculation in a co-culture experiment.

Параллельно с этим C. kluyveri выращивали гетеротрофно в 200 мл комплексной среды в бутылях для сыворотки объемом 500 мл на ацетате и этаноле. Использовали комплексную среду, состоящую из 0,25 г/л NH4Cl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,31 г/л K2HPO4, 0,23 г/л KH2PO4, 2,5 г/л NaHCO3, 1 г/л дрожжевого экстракта, 10 г/л K-ацетата, 20 г/л этанола, 0,25 г/л L-цистеин-HCl, 1,5 мг/л FeCl2 x 4 H2O, 70 мкг/л ZnCl2 x 7 H2O, 100 мкг/л MnCl2 x 4 H2O, 6 мкг/л борной кислоты, 190 мкг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мкг/л CuCl2 x 6 H2O, 24 мкг/л NiCl2 x 6 H2O, 36 мкг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 3 мкг/л Na2SeOO3 x 5 H2O, 4 мкг/л Na2WO4 x 2 H2O, 100 мкг/л витамина B12, 80 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 20 мкг/л биотина, 200 мкг/л никотиновой кислоты, 100 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 300 мкг/л пиридоксин-HCl, 200 мкг/л тиамин-HCl x H2O. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 100 мин-1. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,86 и pH 6,01 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной комплексной среды. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по совместному культивированию через 49 часов прохождения эксперимента. In parallel, C. kluyveri was grown heterotrophically in 200 ml of complex medium in 500 ml serum bottles on acetate and ethanol. A complex medium was used consisting of 0.25 g / L NH 4 Cl, 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.31 g / L K 2 HPO 4 , 0.23 g / L KH 2 PO 4 , 2.5 g / l NaHCO 3 , 1 g / l yeast extract, 10 g / l K-acetate, 20 g / l ethanol, 0.25 g / l L-cysteine-HCl, 1.5 mg / l FeCl 2 x 4 H 2 O, 70 μg / L ZnCl 2 x 7 H 2 O, 100 μg / L MnCl 2 x 4 H 2 O, 6 μg / L Boric Acid, 190 μg / L CoCl 2 x 6 H 2 O , 2 μg / L CuCl 2 x 6 H 2 O, 24 μg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 36 μg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 3 μg / L Na 2 SeOO 3 x 5 H 2 O, 4 μg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 100 μg / L Vitamin B12, 80 μg / L p-aminobenzoic acid, 20 μg / L Biotin, 200 μg / L Nicotinic acid, 100 μg / L Ca-pantothenic acid, 300 mg / l pyridoxine-HCl, 200 mg / l thiamine-HCl x H 2 O. The bottle for yvorotki continuously shaken in an open water bath Innova 3100 from New Brunswick Scientific at 37 ° C and shaking speed of 100 min -1. Cells were harvested in the late logarithmic phase with OD 600 0.86 and pH 6.01 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above complex medium. This cell suspension was then used for inoculation in a co-culture experiment after 49 hours of passage of the experiment.

Во время эксперимента брали образцы по 5 мл для определения OD600, pH и концентрации продуктов. Последнее определяли с помощью количественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. During the experiment, 5 ml samples were taken to determine OD 600 , pH, and product concentration. The latter was determined by quantitative analysis using 1 H-NMR spectroscopy.

После инокуляции C. ljungdahlii клетки начинали расти и непрерывно продуцировали ацетат до концентрации ~ 1,3 г/л и этанол до концентрации ~0,8 г/л через 49 часов. Затем во время процесса 49 часов C. kluyveri инокулировали в реактор. В дальнейшей динамике эксперимента измеряли производство бутирата и гексаноата до концентрации каждого 0,6 г/л. Параллельно с продуцированием с помощью C. kluyveri бутирата и гексаноата C. ljungdahlii превращала бутират в бутанол до максимальной концентрации 472 мг/л бутанола и превращала гексаноат в гексанол до максимальной концентрации 630 мг/л гексанола.After inoculation of C. ljungdahlii, cells began to grow and continuously produced acetate to a concentration of ~ 1.3 g / L and ethanol to a concentration of ~ 0.8 g / L after 49 hours. Then, during the process, 49 hours C. kluyveri was inoculated into the reactor. In the further dynamics of the experiment, the production of butyrate and hexanoate was measured to a concentration of 0.6 g / L each. In parallel with the production of butyrate and hexanoate by C. kluyveri, C. ljungdahlii converted butyrate to butanol to a maximum concentration of 472 mg / l butanol and converted hexanoate to hexanol to a maximum concentration of 630 mg / l hexanol.

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример 10.Example 10

Совместное культивирование Clostridium autoethanogenum и Clostridium kluyveri в комплексной среде с CO-содержащим газом для получения высших спиртов, таких как гексанол и октанол (10% CO)Co-cultivation of Clostridium autoethanogenum and Clostridium kluyveri in a complex medium with CO-containing gas to produce higher alcohols, such as hexanol and octanol (10% CO)

В этом примере C. autoethanogenum в качестве первого организма автотрофно культивировали в комплексной среде для получения ацетатя и этанола. Через заданное время C. kluyveri в качестве второго организма инокулировали в тот же реактор для превращения ацетата и этанола в бутират и гексаноат. Затем на следующем этапе C. autoethanogenum превращает бутират в бутанол и гексаноат в гексанол. Также наблюдали продуцирование октанола.In this example, C. autoethanogenum as the first organism was autotrophically cultured in a complex medium to produce acetate and ethanol. After a predetermined time, C. kluyveri as a second organism was inoculated into the same reactor to convert acetate and ethanol to butyrate and hexanoate. Then, in the next step, C. autoethanogenum converts butyrate to butanol and hexanoate to hexanol. Octanol production was also observed.

Использовали комплексную среду для совместного культивирования обоих микроорганизмов, состоящую из 1 г/л NH4Cl, 0,1 г/л KCl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,8 г/л NaCl, 0,1 г/л KH2PO4, 20 мг/л CaCl2 x 2 H2O, 20 г/л MES, 1 г/л дрожжевого экстракта, 0,4 г/л L-цистеин-HCl, 0,4 г/л Na2S x 9 H2O, 20 мг/л нитрилотриуксусной кислоты, 10 мг/л MnSO4 x H2O, 8 мг/л (NH4)2Fe(SO4)2 x 6 H2O, 2 мг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мг/л ZnSO4 x 7 H2O, 0,2 мг/л CuCl2 x 2 H2O, 0,2 мг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 0,2 мг/л NiCl2 x 6 H2O, 0,2 мг/л Na2SeO4, 0,2 мг/л Na2WO4 x 2 H2O, 20 мкг/л биотина, 20 мкг/л фолиевой кислоты, 100 мкг/л пиридоксин-HCl, 50 мкг/л тиамин-HCl x H2O, 50 мкг/л рибофлавина, 50 мкг/л никотиновой кислоты, 50 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 1 мкг/л витамина B12, 50 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 50 мкг/л липоевой кислоты.Used a complex medium for the joint cultivation of both microorganisms, consisting of 1 g / l NH 4 Cl, 0.1 g / l KCl, 0.2 g / l MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.8 g / l NaCl, 0 , 1 g / l KH 2 PO 4 , 20 mg / l CaCl 2 x 2 H 2 O, 20 g / l MES, 1 g / l yeast extract, 0.4 g / l L-cysteine-HCl, 0.4 g / l Na 2 S x 9 H 2 O, 20 mg / l nitrilotriacetic acid, 10 mg / l MnSO 4 x H 2 O, 8 mg / l (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 x 6 H 2 O , 2 mg / L CoCl 2 x 6 H 2 O, 2 mg / L ZnSO 4 x 7 H 2 O, 0.2 mg / L CuCl 2 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 0.2 mg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 0.2 mg / L Na 2 SeO 4 , 0.2 mg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 20 μg / L biotin, 20 g / l of folic acid, 100 micrograms / l pyridoxine-HCl, 50 mg / l thiamine-HCl x H 2 O, 50 g / l of riboflavin, 50 g / l nicotine oh acid 50 g / L Ca-pantothenic acid, 1 mg / l of vitamin B 12, 50 mcg / l p-aminobenzoic acid, 50 g / l lipoic acid.

Автотрофное культивирование выполняли в 500 мл комплексной среды в бутыли для сыворотки объемом 1 л, которую непрерывно газировали синтез-газом, состоящим из 60 % H2, 30 % CO2 и 10 % CO, при скорости ~1,0 л/ч. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 150 мин-1. Значение pH довели один раз в течение эксперимента путем добавления анаэробного KOH.Autotrophic cultivation was performed in 500 ml of complex medium in a 1 L serum bottle, which was continuously gassed with synthesis gas consisting of 60% H2, 30% CO2, and 10% CO, at a rate of ~ 1.0 l / h. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The whey bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 150 min −1 . The pH was adjusted once during the experiment by adding anaerobic KOH.

В начале эксперимента C. autethanogenum инокулировали с OD600 0,1 автотрофно выращенными клетками. Таким образом, C. autethanogenum выращивали в описанной выше комплексной среде при непрерывном газировании синтез-газом, состоящим из 67% H2 и 33% CO2 со скоростью 1 л/ч в бутылях для сыворотки объемом 1 л с 500 мл комплексной среды. Газ вводили в жидкую фазу с помощью диспергатора микропузырьков с диаметром пор 10 мкм. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 150 мин-1. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,62 и pH 5,15 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл вышеописанной комплексной среды. Эту суспензию клеток затем использовали для инокуляции в эксперименте по совместному культивированию. В поздней фазе эксперимента C. autethanogenum снова инокулировали в проходящий эксперимент с OD600 0,2 из предварительной культуры, выращенной в таких же условиях, как описано выше. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,55 и pH 5,12 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл среды, анаэробно взятой из проходящего эксперимента. Эту суспензию клеток затем использовали, чтобы снова перенести клетки в эксперимент по совместному культивированию через 74 часа прохождения эксперимента.At the beginning of the experiment, C. autethanogenum was inoculated with OD 600 of 0.1 autotrophically grown cells. Thus, C. autethanogenum was grown in the complex medium described above under continuous aeration with synthesis gas consisting of 67% H 2 and 33% CO2 at a rate of 1 l / h in 1 liter serum bottles with 500 ml of complex medium. Gas was introduced into the liquid phase using a microbubble disperser with a pore diameter of 10 μm. The whey bottle was continuously shaken in an Innova 3100 New Brunswick Scientific open water bath at 37 ° C. and a shaking speed of 150 min −1 . Cells were harvested in the late logarithmic phase with OD 600 0.62 and pH 5.15 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed and the precipitate was again suspended in 10 ml of the above complex medium. This cell suspension was then used for inoculation in a co-culture experiment. In the late phase of the experiment, C. autethanogenum was again inoculated into an ongoing experiment with OD 600 of 0.2 from a pre-culture grown under the same conditions as described above. Cells were harvested in the late logarithmic phase with an OD 600 of 0.55 and a pH of 5.12 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed, and the sediment was again suspended in 10 ml of medium, anaerobically taken from a passing experiment. This cell suspension was then used to transfer the cells back to the co-culture experiment after 74 hours of the experiment.

Параллельно с этим C. kluyveri выращивали гетеротрофно в 200 мл комплексной среды в бутылях для сыворотки объемом 500 мл на ацетате и этаноле. Использовали комплексную среду, состоящую из 0,25 г/л NH4Cl, 0,2 г/л MgSO4 x 7 H2O, 0,31 г/л K2HPO4, 0,23 г/л KH2PO4, 2,5 г/л NaHCO3, 1 г/л дрожжевого экстракта, 10 г/л K-ацетата, 20 г/л этанола, 0,25 г/л L-цистеин-HCl, 1,5 мг/л FeCl2 x 4 H2O, 70 мкг/л ZnCl2 x 7 H2O, 100 мкг/л MnCl2 x 4 H2O, 6 мкг/л борной кислоты, 190 мкг/л CoCl2 x 6 H2O, 2 мкг/л CuCl2 x 6 H2O, 24 мкг/л NiCl2 x 6 H2O, 36 мкг/л Na2MoO4 x 2 H2O, 3 мкг/л Na2SeOO3 x 5 H2O, 4 мкг/л Na2WO4 x 2 H2O, 100 мкг/л витамина B12, 80 мкг/л п-аминобензойной кислоты, 20 мкг/л биотина, 200 мкг/л никотиновой кислоты, 100 мкг/л Ca-пантотеновой кислоты, 300 мкг/л пиридоксин-HCl, 200 мкг/л тиамин-HCl x H2O. Бутыль для сыворотки непрерывно встряхивали на открытой водяной бане Innova 3100 от New Brunswick Scientific при 37 °C и скорости встряхивания 100 мин-1. Клетки собирали в поздней логарифмической фазе с OD600 0,86 и pH 6,01 с помощью анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл среды, анаэробно взятой их проходящего эксперимента. Эту суспензию клеток затем использовали, чтобы перенести клетки в эксперимент по совместному культивированию через 74 часа прохождения эксперимента. В поздней фазе эксперимента C. kluyveri снова инокулировали в проходящий эксперимент с OD600 0,15 из предварительной культуры, выращенной в таких же условиях, как описано выше. Клетки собирали в логарифмической фазе с OD600 0,38 и pH 6,67 путем анаэробного центрифугирования (4500 мин-1, 4300 g, 20°C, 10 мин). Удаляли надосадочную жидкость, а осадок снова суспендировали в 10 мл среды, анаэробно взятой из проходящего эксперимента. Эту суспензию клеток затем использовали, чтобы снова перенести клетки в эксперимент по совместному культивированию через 74 часа прохождения эксперимента.In parallel, C. kluyveri was grown heterotrophically in 200 ml of complex medium in 500 ml serum bottles on acetate and ethanol. A complex medium was used consisting of 0.25 g / L NH 4 Cl, 0.2 g / L MgSO 4 x 7 H 2 O, 0.31 g / L K 2 HPO 4 , 0.23 g / L KH 2 PO 4 , 2.5 g / l NaHCO 3 , 1 g / l yeast extract, 10 g / l K-acetate, 20 g / l ethanol, 0.25 g / l L-cysteine-HCl, 1.5 mg / l FeCl 2 x 4 H 2 O, 70 μg / L ZnCl 2 x 7 H 2 O, 100 μg / L MnCl 2 x 4 H 2 O, 6 μg / L Boric Acid, 190 μg / L CoCl 2 x 6 H 2 O , 2 μg / L CuCl 2 x 6 H 2 O, 24 μg / L NiCl 2 x 6 H 2 O, 36 μg / L Na 2 MoO 4 x 2 H 2 O, 3 μg / L Na 2 SeOO 3 x 5 H 2 O, 4 μg / L Na 2 WO 4 x 2 H 2 O, 100 μg / L Vitamin B12, 80 μg / L p-aminobenzoic acid, 20 μg / L Biotin, 200 μg / L Nicotinic acid, 100 μg / L Ca-pantothenic acid, 300 mg / l pyridoxine-HCl, 200 mg / l thiamine-HCl x H 2 O. The bottle for yvorotki continuously shaken in an open water bath Innova 3100 from New Brunswick Scientific at 37 ° C and shaking speed of 100 min -1. Cells were harvested in the late logarithmic phase with OD 600 0.86 and pH 6.01 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed, and the sediment was again suspended in 10 ml of medium anaerobically taken from their ongoing experiment. This cell suspension was then used to transfer the cells to the co-culture experiment after 74 hours of the experiment. In the late phase of the experiment, C. kluyveri was again inoculated into the ongoing experiment with an OD 600 of 0.15 from a pre-culture grown under the same conditions as described above. Cells were harvested in a logarithmic phase with OD 600 0.38 and pH 6.67 by anaerobic centrifugation (4500 min -1 , 4300 g, 20 ° C, 10 min). The supernatant was removed, and the sediment was again suspended in 10 ml of medium, anaerobically taken from a passing experiment. This cell suspension was then used to transfer the cells back to the co-culture experiment after 74 hours of the experiment.

Во время эксперимента брали образцы по 5 мл для определения OD600, pH и концентрации продуктов. Последнее определяли с помощью количественного анализа с применением 1H-ЯМР-спектроскопии. During the experiment, 5 ml samples were taken to determine OD 600 , pH, and product concentration. The latter was determined by quantitative analysis using 1 H-NMR spectroscopy.

После инокуляции C. autoethanogenum клетки начинали расти и продуцировали ацетат до концентрации ~ 2,2 г/л до концентрации ~0,5 г/л через 23 часа. В этот момент времени С. kluyveri инокулировали в проходящий эксперимент и в дальнейшем получали бутират и гексаноат. Бутират и гексаноат затем восстановили до соответствующих спиртов с помощью C. autoethanogenum. Через 69 часов прохождения эксперимента pH повышали с pH 4,74 до pH 6,01 путем добавления анаэробного KOH. После чего 50 мг/л L-цистеин HCl добавляли в среду и клетки как C. autoethanogenum, так и C. kluyveri инокулировали в проходящие эксперименты. Через 140 часов культивирования получали 650 мг/л бутанола, 220 мг/л гексанола и 4,5 мг/л октанола.After inoculation of C. autoethanogenum, the cells began to grow and produced acetate to a concentration of ~ 2.2 g / L to a concentration of ~ 0.5 g / L after 23 hours. At this point in time, C. kluyveri was inoculated into an ongoing experiment and subsequently received butyrate and hexanoate. Butyrate and hexanoate were then reduced to the corresponding alcohols using C. autoethanogenum. After 69 hours of the experiment, the pH was raised from pH 4.74 to pH 6.01 by adding anaerobic KOH. After that, 50 mg / L L-cysteine HCl was added to the medium and both C. autoethanogenum and C. kluyveri cells were inoculated into the ongoing experiments. After 140 hours of cultivation, 650 mg / L of butanol, 220 mg / L of hexanol and 4.5 mg / L of octanol were obtained.

Figure 00000004
Figure 00000004

ССЫЛКИLINKS

Baffert C. et al. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2096–2099Baffert C. et al. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2096–2099

Barker H.A., 1949, J. Biol. Chem. 180. 1085-1093Barker H.A., 1949, J. Biol. Chem. 180.1085-1093

Bartsch R.G., 1961, Archives of Biochemistry and biophysics, 92: 122-132Bartsch R.G., 1961, Archives of Biochemistry and biophysics, 92: 122-132

Bornstein B.T. et al., 1948 J Bact, 55:223Bornstein B.T. et al., 1948 J Bact, 55: 223

Bornstein B.T. et al., 1948 J Biol Chem, 172: 659Bornstein B.T. et al., 1948 J Biol Chem, 172: 659

Brioukhanov, 2007, Applied Biochemistry and Microbiology, 43 (6): 567-582 Brioukhanov, 2007, Applied Biochemistry and Microbiology, 43 (6): 567-582

Chowdhury N.P., 2014, J.Biol.Chem, 289(8):5145-57Chowdhury N.P., 2014, J. Biol. Chem, 289 (8): 5145-57

Cotter J.L. (2009) Enzyme and Microbial Technology 44 281–288, Cotter J.L. (2009) Enzyme and Microbial Technology 44 281–288,

Ding H. et al., 2010, Bioresour Technol, 101(24):9550-9Ding H. et al., 2010, Bioresour Technol, 101 (24): 9550-9

Drake et al., 2004. Strict and Facultative Anaerobes: Medical and Environmental Aspects. pp. 251-281, Horizon Scientific Press, United KingdomDrake et al., 2004. Strict and Facultative Anaerobes: Medical and Environmental Aspects. pp. 251-281, Horizon Scientific Press, United Kingdom

Drake & Kusel, 2005 Acetogenic clostridia. В: Dürre P. (ed.), Handbook on Clostridia, pp. 719-746. CRC Press, Boca Raton, Florida.Drake & Kusel, 2005 Acetogenic clostridia. In: Dürre P. (ed.), Handbook on Clostridia, pp. 719-746. CRC Press, Boca Raton, Florida.

Drake et al., 2006, Acetogenic prokaryotes. В: Balows A., Trüper H.G., Dworkin M., Harder W. and Drake et al., 2006, Acetogenic prokaryotes. In: Balows A., Trüper H.G., Dworkin M., Harder W. and

Gerhardt P. et al. (ed) American Society for Microbiology, Washington, DC. p. 248-277Gerhardt P. et al. (ed) American Society for Microbiology, Washington, DC. p. 248-277

Fuchs G., Schlegel H.-G. (2007) Allgemeine Mikrobiologie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.Fuchs G., Schlegel H.-G. (2007) Allgemeine Mikrobiologie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.

Henstra A.M., 2007 Current Opinion in Biotechnology, 18:200–206Henstra A.M., 2007 Current Opinion in Biotechnology, 18: 200–206

Hillmer P., 1972; FEBS Letters; 21(3):351-354Hillmer P., 1972; FEBS Letters; 21 (3): 351-354

Imlay 2006, Molecular Microbiology, 59(4);1073-1082Imlay 2006, Molecular Microbiology, 59 (4); 1073-1082

Koch A.L. 1994. “Growth Measurement” В: Methods for General and Molecular BacteriologyKoch A.L. 1994. “Growth Measurement” In: Methods for General and Molecular Bacteriology

Köpke Michael 2009, Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades Dr. rer. nat.Köpke Michael 2009, Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades Dr. rer. nat.

der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Ulmder Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Ulm

Lan E.I., Energy Environ. Sci., 6:2672 Lan E.I., Energy Environ. Sci., 6: 2672

Li F., 2008, Journal of Bacteriology, 190 (3): 843-850 Li F., 2008, Journal of Bacteriology, 190 (3): 843-850

Lurz R., 1979; Arch Microbiol; 120: 255-262Lurz R., 1979; Arch Microbiol; 120: 255-262

Madan V.K., 1972, Eur. J. Biochem.,32;51-56Madan V.K., 1972, Eur. J. Biochem., 32; 51-56

Najafpour G., 2006 Enzyme and Microbial Technology 38 (2006) 223–228Najafpour G., 2006 Enzyme and Microbial Technology 38 (2006) 223–228

Perez J.M. et al., Biotechnology and Bioengineering, 2012, Vol. xxx, No. xxxPerez J.M. et al., Biotechnology and Bioengineering, 2012, Vol. xxx, No. xxx

Schleifer KH (eds). The Prokaryotes, 3rd edn. Springer: New York, pp 354–420.Schleifer KH (eds). The Prokaryotes, 3rd edn. Springer: New York, pp 354-420.

Shuler M.L., Kargi F. 1992. Bioprocess Engineering. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ.Shuler M.L., Kargi F. 1992. Bioprocess Engineering. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Sliwkowski M.X., 1984, Analytical Biochemistry, 141:344-347Sliwkowski M.X., 1984, Analytical Biochemistry, 141: 344-347

Smith L.T., 1976, Analytical biochemistry, 95:2-7Smith L.T., 1976, Analytical biochemistry, 95: 2-7

Smith L.T., 1980, Archives of biochemistry and biophysics, 203 (2): 663-675Smith L.T., 1980, Archives of biochemistry and biophysics, 203 (2): 663-675

Stadtman E.R., 1950, Fed. Proc., 9, 233Stadtman E.R., 1950, Fed. Proc., 9, 233

Stadtman E.R., 1953, J. Biol. Chem.;202(2):873-90Stadtman E. R., 1953, J. Biol. Chem.; 202 (2): 873-90

Steinbusch, 2011, Energy Environ. Sci., 4, 216-224Steinbusch, 2011, Energy Environ. Sci., 4, 216-224

Thauer R.K. et al., Eur.K.Biochem., 1974, 42, 447-452Thauer R.K. et al., Eur. K. Biochem., 1974, 42, 447-452

Van Eerten-Jansen M. C. A. A., 2013, ACS Sustainable Chemistry & Engineering 1 (5), 513-518Van Eerten-Jansen M. C. A. A., 2013, ACS Sustainable Chemistry & Engineering 1 (5), 513-518

Wang S., 2010, Journal of Bacteriology, 192 (19): 5115-5123 Wang S., 2010, Journal of Bacteriology, 192 (19): 5115-5123

Winzer K. et al., 1997 Micrоbiology 143:3279-3286Winzer K. et al., 1997 Microbiology 143: 3279-3286

Wood, 1991 Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy. FASEB J. 5:156-163Wood, 1991 Life with CO or CO2 and H2 as a source of carbon and energy. FASEB J. 5: 156-163

Younesi H. et al. Biochemical Engineering Journal 27 (2005) 110–119Younesi H. et al. Biochemical Engineering Journal 27 (2005) 110–119

Zhang Y., 2013, Bioprocess. Biosyst. Eng.; 36(12):1897-1904 Zhang Y., 2013, Bioprocess. Biosyst. Eng .; 36 (12): 1897-1904

Заявка на патент США № 2007/0275447, заявка на патент США № 2008/0057554, WO 98/00558, WO 00/68407US patent application No. 2007/0275447, US patent application No. 2008/0057554, WO 98/00558, WO 00/68407

Claims (20)

1. Реакционная смесь для получения по меньшей мере одного высшего спирта в водной среде, содержащая смешанную культуру первого и второго микроорганизма в водной среде, содержащей газообразный монооксид углерода, где1. The reaction mixture to produce at least one higher alcohol in an aqueous medium, containing a mixed culture of the first and second microorganisms in an aqueous medium containing gaseous carbon monoxide, where - первый микроорганизм представляет собой ацетогенный микроорганизм, способный превращать источник углерода в ацетат и/или этанол, и выбран из Clostridium ljungdahlii и Clostridium autoethanogenum, и- the first microorganism is an acetogenic microorganism capable of converting a carbon source into acetate and / or ethanol, and is selected from Clostridium ljungdahlii and Clostridium autoethanogenum , and - второй микроорганизм, способный превращать ацетат и/или этанол с образованием кислоты, представляет собой Clostridium kluyveri,- the second microorganism capable of converting acetate and / or ethanol to form acid is Clostridium kluyveri , где первый микроорганизм дополнительно способен превращать кислоту в соответствующий высший спирт, и высший спирт содержит по меньшей мере 6 атомов углерода.where the first microorganism is additionally able to convert the acid into the corresponding higher alcohol, and the higher alcohol contains at least 6 carbon atoms. 2. Смесь по п. 1, где первый микроорганизм представляет собой Clostridium ljungdahlii.2. The mixture of claim 1, wherein the first microorganism is Clostridium ljungdahlii . 3. Смесь по п. 1, где высший спирт представляет собой С68спирт.3. The mixture according to claim 1, where the higher alcohol is a C 6 -C 8 alcohol. 4. Смесь по п. 1, где источник углерода содержит по меньшей мере 2% по объему газообразного монооксида углерода относительно объема источника углерода.4. The mixture according to claim 1, where the carbon source contains at least 2% by volume of gaseous carbon monoxide relative to the volume of the carbon source. 5. Смесь по п. 1, где источник углерода содержит 7%-65% по объему газообразного монооксида углерода.5. The mixture according to claim 1, where the carbon source contains 7% -65% by volume of gaseous carbon monoxide. 6. Смесь по п. 1, где водная среда дополнительно содержит свободный кислород.6. The mixture of claim 1, wherein the aqueous medium further comprises free oxygen. 7. Смесь по п. 6, где смесь содержит ацетогенные бактерии в логарифмической фазе и ацетогенные бактерии в стационарной фазе.7. The mixture according to claim 6, where the mixture contains acetogenic bacteria in the logarithmic phase and acetogenic bacteria in the stationary phase. 8. Смесь по п. 7, где первый ацетогенный микроорганизм в экспоненциальной фазе роста характеризуется скоростью роста не более 0,062 ч-1.8. The mixture according to claim 7, where the first acetogenic microorganism in the exponential phase of growth is characterized by a growth rate of not more than 0.062 h -1 . 9. Смесь по п. 7, где первый ацетогенный микроорганизм в экспоненциальной фазе роста характеризуется OD600 от 0,01 до 1,95.9. The mixture according to claim 7, where the first acetogenic microorganism in the exponential growth phase is characterized by OD 600 from 0.01 to 1.95. 10. Способ получения по меньшей мере одного высшего спирта в водной среде, содержащей реакционную смесь, содержащую первый и второй микроорганизм, где10. A method of obtaining at least one higher alcohol in an aqueous medium containing a reaction mixture containing a first and second microorganism, where - первый микроорганизм представляет собой ацетогенный микроорганизм, способный превращать источник углерода, содержащий СО, в ацетат и/или этанол, и выбран из Clostridium ljungdahlii и Clostridium autoethanogenum, и- the first microorganism is an acetogenic microorganism capable of converting a carbon source containing CO into acetate and / or ethanol, and is selected from Clostridium ljungdahlii and Clostridium autoethanogenum , and - второй микроорганизм, способный превращать ацетат и/или этанол с образованием кислоты, представляет собой Clostridium kluyveri,- the second microorganism capable of converting acetate and / or ethanol to form acid is Clostridium kluyveri , где первый микроорганизм дополнительно способен превращать кислоту в соответствующий высший спирт, содержащий по меньшей мере 6 атомов углерода.where the first microorganism is additionally capable of converting the acid into the corresponding higher alcohol containing at least 6 carbon atoms. 11. Способ по п. 10, где источник углерода содержит 7%-65% по объему газообразного монооксида углерода.11. The method according to p. 10, where the carbon source contains 7% -65% by volume of gaseous carbon monoxide. 12. Способ по п. 10, где высший спирт выбран из группы, состоящей из 1-гексанола, 1-октанола и 1-гептанола.12. The method according to p. 10, where the higher alcohol is selected from the group consisting of 1-hexanol, 1-octanol and 1-heptanol. 13. Способ по п. 10, где реакционная смесь соответствует п. 1.13. The method according to p. 10, where the reaction mixture corresponds to p. 1. 14. Применение реакционной смеси по п. 1 для получения по меньшей мере одного высшего спирта, содержащего по меньшей мере 6 атомов углерода.14. The use of the reaction mixture according to p. 1 to obtain at least one higher alcohol containing at least 6 carbon atoms.
RU2016102684A 2015-01-28 2016-01-27 Method of producing higher alcohols RU2709952C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15152867.6 2015-01-28
EP15152867.6A EP3050967A1 (en) 2015-01-28 2015-01-28 A method of producing higher alcohols

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016102684A RU2016102684A (en) 2017-08-01
RU2016102684A3 RU2016102684A3 (en) 2019-06-06
RU2709952C2 true RU2709952C2 (en) 2019-12-23

Family

ID=52462810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016102684A RU2709952C2 (en) 2015-01-28 2016-01-27 Method of producing higher alcohols

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10787685B2 (en)
EP (2) EP3050967A1 (en)
KR (1) KR102646082B1 (en)
CN (1) CN105820971A (en)
AR (1) AR103521A1 (en)
CA (1) CA2919028C (en)
MX (1) MX2016001240A (en)
RU (1) RU2709952C2 (en)
ZA (1) ZA201600520B (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2944697A1 (en) 2014-05-13 2015-11-18 Evonik Degussa GmbH Method of producing nylon
WO2017025344A1 (en) * 2015-08-12 2017-02-16 Evonik Degussa Gmbh Production of propanol and/or propionic acid
US20180245107A1 (en) * 2015-11-17 2018-08-30 Evonik Degussa Gmbh Biocatalytic oxidation
EP3390622B1 (en) 2015-12-17 2020-05-13 Evonik Operations GmbH A genetically modified acetogenic cell
CN109790106A (en) 2016-07-27 2019-05-21 赢创德固赛有限公司 N- acetylhomoserine
WO2018115350A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-28 Evonik Degussa Gmbh Method for producing an alcohol
KR101985307B1 (en) 2018-01-23 2019-06-04 한국과학기술연구원 Novel Clostridium sp. strain producing hexanoic acid in high yield and method for producing hexanoic acid using the same
MA51822A (en) * 2018-02-15 2021-05-19 Evonik Operations Gmbh ALKANOIC ACID EXTRACTION
BR112022000881A2 (en) * 2019-07-29 2022-03-08 Evonik Operations Gmbh Method of extracting an aliphatic alcohol containing 5 to 16 carbon atoms from an aqueous medium
CN114174309A (en) * 2019-07-29 2022-03-11 赢创运营有限公司 Method for extracting carbonic acid, aliphatic acid, ester and alcohol from aqueous medium
KR102507457B1 (en) * 2020-08-24 2023-03-07 포항공과대학교 산학협력단 Composition comprising mutualistic microbial consortia for high efficiency production of organic acid and method for using thereof
KR20230041344A (en) 2021-09-17 2023-03-24 한국과학기술연구원 Medium composition for producing alcohol from synthetic gas comprising ethanol and method for producing alcohol using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120009638A1 (en) * 2008-02-22 2012-01-12 Shih-Perng Tsai Syngas conversion method using asymmetric membrane and anaerobic microorganism
WO2012074544A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Ineos Bio Sa Method of operation of fermentation of carbon monoxide and hydrogen containing gaseous substrate

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5807722A (en) 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
MXPA01011301A (en) 1999-05-07 2003-07-14 Bioengineering Resources Inc Clostridium.
US20070275447A1 (en) 2006-05-25 2007-11-29 Lewis Randy S Indirect or direct fermentation of biomass to fuel alcohol
US7704723B2 (en) 2006-08-31 2010-04-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Isolation and characterization of novel clostridial species
US8329456B2 (en) * 2008-02-22 2012-12-11 Coskata, Inc. Syngas conversion system using asymmetric membrane and anaerobic microorganism
KR100932863B1 (en) * 2007-11-30 2009-12-21 코아스템(주) Rotary Drive for Cell Culture
DE102007060705A1 (en) 2007-12-17 2009-06-18 Evonik Degussa Gmbh ω-aminocarboxylic acids or their lactams, producing, recombinant cells
US8252567B2 (en) 2008-02-07 2012-08-28 Zeachem, Inc. Method for the indirect production of butanol and hexanol
WO2009113878A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Lanzatech New Zealand Limited Microbial alcohol production process
US8211692B2 (en) * 2008-10-24 2012-07-03 Coskata, Inc. Bioconversion process using liquid phase having to enhance gas phase conversion
DE102009046626A1 (en) 2009-11-11 2011-05-12 Evonik Degussa Gmbh Candida tropicalis cells and their use
DE102012207921A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Evonik Industries Ag Multi-stage synthesis process with synthesis gas
US10100338B2 (en) * 2012-05-22 2018-10-16 Ineos Bio S.A. Method of operation of a syngas fermentation process
US10100337B2 (en) * 2013-02-14 2018-10-16 Ineos Bio Sa Process for fermenting co-containing gaseous substrates

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120009638A1 (en) * 2008-02-22 2012-01-12 Shih-Perng Tsai Syngas conversion method using asymmetric membrane and anaerobic microorganism
WO2012074544A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Ineos Bio Sa Method of operation of fermentation of carbon monoxide and hydrogen containing gaseous substrate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BRIOUKHANOV A.L., NETRUSOV A.I. "Aerotolerance of strictly anaerobic microorganisms and factors of defense against oxidative stress: a review".// Applied biochemistry and microbiology, 2007, v.43, N.6, p. 567. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3050967A1 (en) 2016-08-03
BR102016001728A2 (en) 2016-08-02
AR103521A1 (en) 2017-05-17
EP3050969A1 (en) 2016-08-03
US20160215302A1 (en) 2016-07-28
KR20160092931A (en) 2016-08-05
CA2919028C (en) 2023-09-26
RU2016102684A (en) 2017-08-01
ZA201600520B (en) 2017-04-26
MX2016001240A (en) 2016-08-26
RU2016102684A3 (en) 2019-06-06
KR102646082B1 (en) 2024-03-12
CA2919028A1 (en) 2016-07-28
US10787685B2 (en) 2020-09-29
CN105820971A (en) 2016-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2709952C2 (en) Method of producing higher alcohols
RU2724532C2 (en) Aerobic method of producing alcohols
CA2819284C (en) Method of operation of fermentation of carbon monoxide containing gaseous substrate
WO2018019847A1 (en) Process for producing alcohols under aerobic conditions and product extraction using a mixture of polypropylene glycol and alkane
CN108473967B (en) Genetically modified acetogenic cells
US20180155743A1 (en) Production of propanol and/or propionic acid
JP6400689B2 (en) Process for fermenting a CO-containing gaseous substrate in a low phosphate medium effective in reducing water use
HAAS et al. Sommaire du brevet 2919028
BR102016001728B1 (en) METHOD OF PRODUCING A SUPERIOR ALCOHOL AND USE OF A REACTION MIXTURE COMPRISING A MIXED CULTURE OF A FIRST AND A SECOND MICRO-ORGANISM
BR102016001727B1 (en) AEROBIC METHOD TO PRODUCE ALCOHOLS
HAAS et al. Patent 2919028 Summary

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant